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ES2761448T3 - Procedure for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material with oxygen addition - Google Patents

Procedure for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material with oxygen addition Download PDF

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ES2761448T3
ES2761448T3 ES13789530T ES13789530T ES2761448T3 ES 2761448 T3 ES2761448 T3 ES 2761448T3 ES 13789530 T ES13789530 T ES 13789530T ES 13789530 T ES13789530 T ES 13789530T ES 2761448 T3 ES2761448 T3 ES 2761448T3
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Michael Petrus Jozef Berkhout
Aida Hiseni
Bertus Noordam
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DSM IP Assets BV
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Abstract

Procedimiento para la preparación de un producto de azúcar a partir de material lignocelulósico, que comprende las siguientes etapas: a) opcionalmente, pretratamiento del material lignocelulósico, b) opcionalmente, lavado del material lignocelulósico opcionalmente pretratado, c) hidrólisis enzimática del material lignocelulósico opcionalmente lavado y/u opcionalmente pretratado usando una composición de enzima que comprende al menos dos celulasas y con lo que la composición de enzima comprende al menos GH61, y d) opcionalmente, recuperación del producto de azúcar, en el que, durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, se añade oxígeno al material lignocelulósico, y durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática se añade menos o nada de oxígeno al material lignocelulósico en comparación con la otra parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, el reactor para la hidrólisis enzimática tiene un volumen de 1 m3 o más, y el contenido de materia seca en la etapa de hidrólisis (c) es 10% en peso o más, en el que la parte del tiempo en la que se añade más oxígeno es 12 a 50% cuando el oxígeno se añade en la segunda mitad de tiempo de la hidrólisis enzimática, o 2 a 30% del tiempo total de la hidrólisis enzimática cuando el oxígeno se añade en la primera mitad de tiempo de la hidrólisis enzimática, y con lo que la concentración de oxígeno en la fase líquida de la hidrólisis durante la parte del tiempo en la que se añade oxígeno es al menos 2 veces la concentración de oxígeno en la fase líquida durante la parte del tiempo en la que se añade menos o nada de oxígeno.Procedure for the preparation of a sugar product from lignocellulosic material, comprising the following steps: a) optionally, pretreatment of the lignocellulosic material, b) optionally, washing of the optionally pretreated lignocellulosic material, c) enzymatic hydrolysis of the optionally washed lignocellulosic material and / or optionally pretreated using an enzyme composition comprising at least two cellulases and whereby the enzyme composition comprises at least GH61, and d) optionally, recovery of the sugar product, wherein, for part of the hydrolysis time enzymatic, oxygen is added to the lignocellulosic material, and for part of the time of enzymatic hydrolysis less or no oxygen is added to the lignocellulosic material compared to the other part of the time of enzymatic hydrolysis, the reactor for enzymatic hydrolysis has a volume 1 m3 or more, and the dry matter content in the hydrolysis stage (c) it is 10% by weight or more, in which the part of the time in which more oxygen is added is 12 to 50% when the oxygen is added in the second half time of the enzymatic hydrolysis, or 2 to 30 % of the total time of enzymatic hydrolysis when oxygen is added in the first half of the time of enzymatic hydrolysis, and thus the concentration of oxygen in the liquid phase of hydrolysis during the part of the time in which oxygen is added it is at least 2 times the concentration of oxygen in the liquid phase during the part of the time in which less or no oxygen is added.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Procedimiento para hidrólisis enzimática de material lignocelulósico con adición de oxígenoProcedure for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material with oxygen addition

Campo de la invenciónField of the Invention

La presente invención se refiere a un procedimiento para la hidrólisis enzimática de material lignocelulósico y fermentación de azúcares, en el que se añade oxígeno durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática.The present invention relates to a process for the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material and fermentation of sugars, in which oxygen is added during part of the time of the enzymatic hydrolysis.

Antecedentes de la invenciónBackground of the Invention

El material vegetal lignocelulósico, denominado aquí también materia prima, es una fuente de energía renovable en forma de azúcares que puede convertirse en productos valiosos, por ejemplo azúcares o biocombustible, tal como bioetanol. Durante este procedimiento, la (ligno o hemi)celulosa presente en la materia prima, tal como paja de trigo, rastrojo de maíz, cascarillas de arroz, etc., se convierte en azúcares reductores mediante enzimas (hemi)celulolíticas, que después se convierten opcionalmente en productos valiosos tales como etanol por microorganismos tales como levaduras, bacterias y hongos.Lignocellulosic plant material, also referred to here as raw material, is a renewable energy source in the form of sugars that can be converted into valuable products, for example sugars or biofuel, such as bioethanol. During this procedure, the (ligno or hemi) cellulose present in the raw material, such as wheat straw, corn stubble, rice husks, etc., is converted to reducing sugars by (hemi) cellulolytic enzymes, which are then converted optionally in valuable products such as ethanol by microorganisms such as yeasts, bacteria and fungi.

Puesto que la (hemi)-celulosa es cristalina y queda atrapada en una red de lignina, la conversión en azúcares reductores es en general lenta e incompleta. Típicamente, la hidrólisis enzimática de la materia prima no tratada produce azúcares en una cantidad < 20% de la teórica. Aplicando un pretratamiento químico y termo-físico, la (hemi)celulosa es más accesible para las enzimas (hemi)-celulolíticas, y, de esta manera, las conversiones son más rápidas y con mayores rendimientos.Since (hemi) -cellulose is crystalline and trapped in a lignin network, conversion to reducing sugars is generally slow and incomplete. Typically, enzymatic hydrolysis of the untreated feedstock produces sugars in an amount <20% of theory. Applying a chemical and thermo-physical pretreatment, (hemi) cellulose is more accessible for (hemi) -cellulolytic enzymes, and thus, conversions are faster and with higher yields.

Un rendimiento de etanol típico a partir de glucosa, derivada de rastrojo de maíz pretratado, es de 151,4 litros (40 galones) de etanol por 1000 kg de rastrojo de maíz seco (Badger, P, Ethanol from cellulose: a general review, Trends in new crops and new uses, 2002, J. Janick and A. Whipkey (eds.) ASHS Press, Alexandria, VA) o 0,3 g de etanol por g de materia prima. El rendimiento máximo de etanol en una base de celulosa es aproximadamente 90%.A typical yield of ethanol from glucose, derived from pretreated corn stubble, is 151.4 liters (40 gallons) of ethanol per 1000 kg of dry corn stubble (Badger, P, Ethanol from cellulose: a general review, Trends in new crops and new uses, 2002, J. Janick and A. Whipkey (eds.) ASHS Press, Alexandria, VA) or 0.3 g of ethanol per g of raw material. The maximum yield of ethanol in a cellulose base is approximately 90%.

Las enzimas celulolíticas -producidas en su mayor parte por especies como Trichoderma, Humicola y Aspergillus- se usan comercialmente para convertir la materia prima pretratada en un macerado que contiene (hemi)celulosa insoluble, azúcares reductores obtenidos a partir de la misma, y lignina. Las enzimas celulolíticas termoestables derivadas de Rasamsonia se han usado para degradar la materia prima lignocelulósica, y estas enzimas se conocen por su termoestabilidad, véase el documento WO2007091231. El macerado producido se usa en una fermentación durante la cual los azúcares reductores se convierten en biomasa de levadura (células), dióxido de carbono y etanol. El etanol producido de esta manera se llama bio-etanol.Cellulolytic enzymes - produced for the most part by species such as Trichoderma, Humicola and Aspergillus - are used commercially to convert the pretreated raw material into a mash containing insoluble (hemi) cellulose, reducing sugars obtained therefrom, and lignin. Rasamsonia- derived thermostable cellulolytic enzymes have been used to degrade lignocellulosic feedstock, and these enzymes are known for their thermostability, see WO2007091231. The mash produced is used in a fermentation during which reducing sugars are converted into yeast biomass (cells), carbon dioxide and ethanol. The ethanol produced in this way is called bioethanol.

La producción habitual de azúcares a partir de materia prima lignocelulósica pretratada, la hidrólisis denominada también licuefacción, la pre-sacarificación o sacarificación, tiene lugar típicamente durante un procedimiento que dura 6 a 168 horas (Kumar, S., Chem. Eng. Technol. 32 (2009) 517-526) a temperaturas elevadas de 45 a 50°C y en condiciones no estériles. Durante esta hidrólisis, la celulosa presente se convierte parcialmente (tipicamente 30 a 95%, dependiendo de la actividad enzimática y de las condiciones de hidrólisis) en azúcares reductores. En el caso de inhibición de las enzimas por compuestos presentes en la materia prima pretratada y por azúcares liberados; y para minimizar la inactivación térmica, este periodo de temperatura elevada se minimiza tanto como sea posible.The usual production of sugars from pretreated lignocellulosic feedstock, hydrolysis also called liquefaction, pre-saccharification or saccharification, typically takes place during a procedure lasting 6 to 168 hours (Kumar, S., Chem. Eng. Technol. 32 (2009) 517-526) at elevated temperatures of 45 to 50 ° C and in non-sterile conditions. During this hydrolysis, the cellulose present is partially converted (typically 30 to 95%, depending on the enzymatic activity and the conditions of hydrolysis) into reducing sugars. In the case of enzyme inhibition by compounds present in the pretreated raw material and by released sugars; and to minimize thermal inactivation, this period of elevated temperature is minimized as much as possible.

La fermentación que sigue a la hidrólisis tiene lugar en una etapa de procedimiento diferente, preferentemente anaerobia, ya sea en el mismo recipiente o en un recipiente diferente, en el que la temperatura se ajusta a 30 a 33°C (procedimiento mesófilo) para adaptarse al crecimiento y producción de etanol por la biomasa microbiana, comúnmente levaduras. Durante este procedimiento de fermentación, el material (hemi)celulósico restante se convierte en azúcares reductores por las enzimas ya presentes de la etapa de hidrólisis, a la vez que se producen la biomasa microbiana y el etanol. La fermentación se termina una vez que el material (hemi)celulósico se convierte en azúcares fermentables, y todos los azúcares fermentables se convierten en etanol, dióxido de carbono y células microbianas. Esto puede tardar hasta 6 días. En general, el tiempo de procedimiento global de la hidrólisis y fermentación puede suponer hasta 13 días.Fermentation following hydrolysis takes place in a different process step, preferably anaerobic, either in the same container or in a different container, in which the temperature is adjusted to 30 to 33 ° C (mesophilic procedure) to suit to the growth and production of ethanol by microbial biomass, commonly yeasts. During this fermentation procedure, the remaining (hemi) cellulosic material is converted to reducing sugars by the enzymes already present from the hydrolysis stage, while producing microbial biomass and ethanol. Fermentation is complete once the (hemi) cellulosic material is converted to fermentable sugars, and all fermentable sugars are converted to ethanol, carbon dioxide, and microbial cells. This can take up to 6 days. In general, the overall process time for hydrolysis and fermentation can be up to 13 days.

El macerado fermentado obtenido de esta manera consiste en azúcares no fermentables, material (hemi)celulósico no hidrolizable, lignina, células microbianas (más comúnmente células de levadura), agua, etanol, dióxido de carbono disuelto. Durante las etapas sucesivas, el etanol se destila a partir del macerado y se purifica adicionalmente. La suspensión sólida restante se seca y se usa, por ejemplo, como combustible de combustión, fertilizante o pienso para ganado.The fermented mash obtained in this way consists of non-fermentable sugars, non-hydrolyzable (hemi) cellulosic material, lignin, microbial cells (most commonly yeast cells), water, ethanol, dissolved carbon dioxide. During the successive steps, the ethanol is distilled from the mash and further purified. The remaining solid suspension is dried and used, for example, as combustion fuel, fertilizer, or livestock feed.

El documento W02010080407 sugiere tratar material celulósico con una composición de celulasa en condiciones anaerobias. La retirada o exclusión de las especies de oxígeno reactivas puede mejorar el rendimiento de los sistemas enzimáticos hidrolizantes de celulosa. La hidrólisis de material celulósico, por ejemplo lignocelulosa, por una composición de enzima se puede reducir por daño oxidativo a los componentes de la composición de enzima y/u oxidación del material celulósico, por ejemplo por oxígeno molecular. W02010080407 suggests treating cellulosic material with a cellulase composition under anaerobic conditions. The removal or exclusion of reactive oxygen species can improve the performance of cellulose hydrolyzing enzyme systems. The hydrolysis of cellulosic material, for example lignocellulose, by an enzyme composition can be reduced by oxidative damage to the components of the enzyme composition and / or oxidation of the cellulosic material, for example by molecular oxygen.

El documento WO2009046538 describe un método para tratar materiales vegetales como materia prima lignocelulósica para liberar azúcares fermentables usando un procedimiento de hidrólisis enzimática para tratar los materiales realizado a vacío y produciendo una corriente de procedimiento rica en azúcar que comprende cantidades reducidas de azúcar volátil/compuestos inhibidores de la fermentación, tales como furfural y ácido acético. Aparte de retirar los compuestos inhibidores volátiles, otros compuestos y/o moléculas que también se eliminan incluyen nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono.WO2009046538 describes a method of treating plant materials as a lignocellulosic raw material for releasing fermentable sugars using an enzymatic hydrolysis procedure to treat the materials under vacuum and producing a sugar rich process stream comprising reduced amounts of volatile sugar / inhibitor compounds from fermentation, such as furfural and acetic acid. Aside from removing volatile inhibitor compounds, other compounds and / or molecules that are also removed include nitrogen, oxygen, argon, and carbon dioxide.

Podkaminer et al., Biotechnology for Biofuels 2012, 5:43, describen una incompatibilidad previamente no reconocida de enzimas segregadas por un hongo aerobio con las condiciones de fermentación de una bacteria anaerobia, y sugieren que serían valiosas enzimas más adecuadas para condiciones de fermentación industrialmente relevantes. Podkaminer et al., Biotechnology for Biofuels 2012, 5:43, describe a previously unrecognized incompatibility of enzymes secreted by an aerobic fungus with the fermentation conditions of an anaerobic bacterium, and suggest that they would be valuable enzymes more suitable for industrially fermentation conditions relevant.

Canella et al., Biotechnology for Biofuels 2012, 5:26, describen que la presencia de enzimas oxidativas en Cellic Ctec-2 condujo a la formación de ácido celobiónico y glucónico durante la hidrólisis de paja de trigo pretratada y papel de filtro. Canella et al., Biotechnology for Biofuels 2012, 5:26, describe that the presence of oxidative enzymes in Cellic Ctec-2 led to the formation of cellobionic and gluconic acid during the hydrolysis of pretreated wheat straw and filter paper.

Canella et al., Biotechnology & Bioengineering 2013, 111:59, describen el impacto de una preparación enzimática seleccionada y la estrategia de procesamiento sobre el rendimiento final de etanol y el comportamiento global con paja de trigo pretratada hasta 30% Dm .Canella et al., Biotechnology & Bioengineering 2013, 111: 59, describe the impact of a selected enzyme preparation and the processing strategy on the final yield of ethanol and the global behavior with pretreated wheat straw up to 30% Dm.

Kumar et al., Final Technical Report 2012 (recuperable en https://www.osti.gov/servlets/purl/1068167), describen el desarrollo de un sistema de enzima comercial para la sacarificación de biomasa lignocelulósica.Kumar et al., Final Technical Report 2012 (retrievable at https://www.osti.gov/servlets/purl/1068167), describe the development of a commercial enzyme system for saccharification of lignocellulosic biomass.

Con cada lote de materia prima, se añaden enzimas para maximizar el rendimiento y la velocidad de azúcares fermentables liberados de la materia prima lignocelulósica pretratada durante el tiempo de procedimiento dado. En general, los costes para la producción de enzimas, rendimientos de materia prima a etanol, e inversiones, son los factores de coste principales en los costes de producción globales (Kumar, S. Chem. Eng. Technol. 32 (2009) 517-526). Hasta ahora, el coste por reducción del uso de enzimas se consigue aplicando productos enzimáticos procedentes de una única o de múltiples fuentes microbianas (documento WO 2008/008793) con actividad hidrolítica más amplia y/o mayor (específica) cuyo uso pretende reducir la necesidad de enzima, velocidades de conversión más rápidas y/o mayores rendimientos de conversión, y, de esta manera, a unos costes de producción de bioetanol menores globales. Esto requiere grandes inversiones en investigación y desarrollo de estos productos enzimáticos. En el caso de un producto enzimático compuesto de enzimas procedentes de múltiples fuentes microbianas, son necesarias grandes inversiones de capital para la producción de cada compuesto enzimático individual.With each batch of feedstock, enzymes are added to maximize the yield and rate of fermentable sugars released from the pretreated lignocellulosic feedstock during the given procedure time. In general, costs for enzyme production, ethanol raw material yields, and investments are the main cost factors in overall production costs (Kumar, S. Chem. Eng. Technol. 32 (2009) 517- 526). Until now, the cost for reducing the use of enzymes has been achieved by applying enzyme products from a single or multiple microbial sources (document WO 2008/008793) with broader and / or greater (specific) hydrolytic activity, the use of which is intended to reduce the need of enzyme, faster conversion rates and / or higher conversion yields, and thus lower overall bioethanol production costs. This requires large investments in research and development of these enzyme products. In the case of an enzyme product composed of enzymes from multiple microbial sources, large capital investments are required for the production of each individual enzyme compound.

Por lo tanto, es deseable mejorar el procedimiento anterior que implica hidrólisis y fermentación.Therefore, it is desirable to improve the above procedure involving hydrolysis and fermentation.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento en el que la etapa de hidrólisis se realice en condiciones mejoradas. Otro objeto de la invención es proporcionar un procedimiento que implique hidrólisis que tiene un tiempo de procedimiento reducido. Un objeto adicional de la invención es proporcionar un procedimiento en el que la dosificación de enzima se puede reducir y, al mismo tiempo, la producción de un producto de hidrólisis útil se mantiene al mismo nivel, o incluso aumenta. Otro objeto es proporcionar un procedimiento que implica hidrólisis, en el que las condiciones del procedimiento de la hidrólisis están optimizadas. Un objeto adicional más de la invención es proporcionar un procedimiento que implica hidrólisis, en el que la producción de un producto de hidrólisis útil aumenta usando la misma dosificación de enzima. Uno o más de estos objetos se consiguen de acuerdo con la invención. Therefore, an object of the invention is to provide a process in which the hydrolysis step is carried out under improved conditions. Another object of the invention is to provide a process involving hydrolysis that has a reduced process time. A further object of the invention is to provide a process in which the enzyme dosage can be reduced and, at the same time, the production of a useful hydrolysis product is kept at the same level, or even increased. Another object is to provide a process involving hydrolysis, in which the conditions of the hydrolysis process are optimized. A still further object of the invention is to provide a process involving hydrolysis, in which the production of a useful hydrolysis product is increased using the same dosage of enzyme. One or more of these objects are achieved in accordance with the invention.

La presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de un producto de azúcar a partir de material lignocelulósico, que comprende las siguientes etapas:The present invention provides a process for the preparation of a sugar product from lignocellulosic material, comprising the following steps:

a) opcionalmente, pretratar el material lignocelulósico;a) optionally, pretreating the lignocellulosic material;

b) opcionalmente, lavar el material lignocelulósico pretratado opcionalmente;b) optionally washing the optionally pretreated lignocellulosic material;

c) hidrolizar enzimáticamente el material lignocelulósico opcionalmente lavado y/u opcionalmente pretratado usando una composición de enzima que comprende al menos dos celulasas y con lo cual la composición de enzima comprende al menos GH61; yc) enzymatically hydrolyzing the optionally washed and / or optionally pretreated lignocellulosic material using an enzyme composition comprising at least two cellulases and whereby the enzyme composition comprises at least GH61; and

d) opcionalmente, recuperar un producto de azúcar;d) optionally, recovering a sugar product;

en el que durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, se añade oxígeno al material lignocelulósico, y durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática se añade menos o no se añade oxígeno al material lignocelulósico en comparación con la otra parte de tiempo de la hidrólisis enzimática, el reactor para la hidrólisis enzimática tiene un volumen de 1 m3 o más, y el contenido de materia seca en la etapa de hidrólisis (c) es 10% en peso o más, en el que la parte del tiempo en la que se añade más oxígeno es 12 a 50% cuando el oxígeno se añade en la segunda mitad del tiempo de la hidrólisis enzimática, o 2 a 30% del tiempo total de hidrólisis enzimática cuando el oxígeno se añade en la primera mitad del tiempo de la hidrólisis enzimática, y con lo que la concentración de oxígeno en la fase líquida de la hidrólisis durante la parte del tiempo en la que se añade oxígeno es al menos 2 veces la concentración de oxígeno en la fase líquida durante la parte del tiempo en la que se añade menos oxígeno o no se añade oxígeno. wherein for part of the enzymatic hydrolysis time, oxygen is added to the lignocellulosic material, and for part of the enzymatic hydrolysis time less or no oxygen is added to the lignocellulosic material compared to the other time part of the hydrolysis enzymatic, the reactor for enzymatic hydrolysis has a volume of 1 m3 or more, and the dry matter content in the hydrolysis step (c) is 10% by weight or more, in which the part of the time in which adds more oxygen is 12 to 50% when oxygen is added in the second half of the time of enzymatic hydrolysis, or 2 to 30% of the total time of enzymatic hydrolysis when oxygen is added in the first half of the time of enzymatic hydrolysis , and so the concentration of oxygen in the liquid phase of hydrolysis during the part of the time in which oxygen is added is at least 2 times the concentration of oxygen in the liquid phase during the part of time in which it is added less oxygen or no oxygen is added.

Adicionalmente la presente invención proporciona un procedimiento para la preparación de un producto de fermentación a partir de material lignocelulósico, que comprende las siguientes etapas:Additionally, the present invention provides a process for the preparation of a fermentation product from lignocellulosic material, which comprises the following steps:

a) opcionalmente, pretratar el material lignocelulósico;a) optionally, pretreating the lignocellulosic material;

b) opcionalmente, lavar el material lignocelulósico opcionalmente pretratado;b) optionally washing the optionally pretreated lignocellulosic material;

c) hidrolizar enzimáticamente el material lignocelulósico opcionalmente lavado y/u opcionalmente pretratado usando una composición de enzima que comprende al menos dos celulasas y con lo que la composición de enzima comprende al menos GH61;c) enzymatically hydrolyzing the optionally washed and / or optionally pretreated lignocellulosic material using an enzyme composition comprising at least two cellulases and whereby the enzyme composition comprises at least GH61;

d) fermentar el material lignocelulósico hidrolizado, para producir un producto de fermentación; yd) fermenting the hydrolyzed lignocellulosic material, to produce a fermentation product; and

e) opcionalmente, recuperar un producto de fermentación;e) optionally, recovering a fermentation product;

en el que durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, se añade oxígeno al material lignocelulósico, y durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática se añade menos o no se añade oxígeno al material lignocelulósico en comparación con la otra parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, el reactor para la hidrólisis enzimática tiene un volumen de 1 m3 o más, y el contenido de materia seca en la etapa de hidrólisis (c) es 10% en peso o más, en el que la parte del tiempo en la que se añade más oxígeno es 12 a 50% cuando el oxígeno se añade en la segunda mitad del tiempo de la hidrólisis enzimática, o 2 a 30% del tiempo total de hidrólisis enzimática cuando el oxígeno se añade en la primera mitad del tiempo de la hidrólisis enzimática, y con lo que la concentración de oxígeno en la fase líquida de la hidrólisis durante la parte del tiempo en la que se añade oxígeno es al menos 2 veces la concentración de oxígeno en la fase líquida durante la parte del tiempo en la que se añade menos oxígeno o no se añade oxígeno.wherein for part of the time of enzymatic hydrolysis, oxygen is added to the lignocellulosic material, and for part of the time of enzymatic hydrolysis less or no oxygen is added to the lignocellulosic material compared to the other part of the time of hydrolysis enzymatic, the reactor for enzymatic hydrolysis has a volume of 1 m3 or more, and the dry matter content in the hydrolysis step (c) is 10% by weight or more, in which the part of the time in which adds more oxygen is 12 to 50% when oxygen is added in the second half of the time of enzymatic hydrolysis, or 2 to 30% of the total time of enzymatic hydrolysis when oxygen is added in the first half of the time of enzymatic hydrolysis , and so the concentration of oxygen in the liquid phase of hydrolysis during the part of the time in which oxygen is added is at least 2 times the concentration of oxygen in the liquid phase during the part of time in which it is added Ade less oxygen or no oxygen is added.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, la parte del tiempo en la que se añade menos o preferiblemente nada de oxígeno es 10 a 80%, preferiblemente 20 a 80%, más preferiblemente 30 a 80%, y lo más preferible, 40 a 80% del tiempo total de la hidrólisis enzimática.According to a preferred embodiment of the invention, the part of the time in which less or preferably no oxygen is added is 10 to 80%, preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 80%, and most preferably 40 80% of the total time of the enzymatic hydrolysis.

De acuerdo con otra realización preferida de la invención, la parte del tiempo en la que se añade más oxígeno es preferiblemente 8 a 50%, y lo más preferible, 10 a 50% del tiempo total de la hidrólisis enzimática, más preferiblemente la parte del tiempo en la que se añade más oxígeno esAccording to another preferred embodiment of the invention, the part of the time in which more oxygen is added is preferably 8 to 50%, and most preferably, 10 to 50% of the total time of the enzymatic hydrolysis, more preferably the part of the time when more oxygen is added is

a) preferiblemente 20 a 40% cuando el oxígeno se añade en la segunda mitad de tiempo de la hidrólisis enzimática; a) preferably 20 to 40% when oxygen is added in the second half time of the enzymatic hydrolysis;

b) preferiblemente 4 a 25%, y más preferiblemente 5 a 20% del tiempo total de la hidrólisis enzimática cuando el oxígeno se añade en la primera mitad de tiempo de la hidrólisis enzimática.b) preferably 4 to 25%, and more preferably 5 to 20% of the total enzymatic hydrolysis time when oxygen is added in the first half of the enzymatic hydrolysis time.

Ventajosamente, la concentración de oxígeno en la fase líquida de la hidrólisis durante la parte del tiempo en la que se añade oxígeno es preferiblemente al menos 4 veces, más preferiblemente al menos 10 veces la concentración de oxígeno en la fase líquida durante la parte del tiempo en la que se añade menos o nada de oxígeno.Advantageously, the concentration of oxygen in the liquid phase of hydrolysis during the part of the time in which oxygen is added is preferably at least 4 times, more preferably at least 10 times the concentration of oxygen in the liquid phase during the part of time in which less or no oxygen is added.

De acuerdo con una realización preferida adicional de la invención, en la parte del tiempo cuando se añade el oxígeno, la concentración de oxígeno en la fase líquida, en la que el material lignocelulósico está presente durante la hidrólisis enzimática, es al menos 0,001 moles/m3, preferiblemente al menos 0,002 moles/m3, y lo más preferible al menos 0,003 moles/m3, e incluso más preferiblemente más de 0,01 moles/m3, por ejemplo más de 0,02 moles/m3 o 0,03 moles/m3. En reactores de menos de 1 m3, se obtendrán valores de DO por debajo de 0,01 moles/m3 o 0,02 moles/m3 con agitación lenta. El mezclamiento o agitación vigorosos a tal escala introduce parte de la fase gaseosa del espacio de cabeza en el líquido de reacción. Por ejemplo, el mezclamiento o agitación pueden crear un remolino que arrastra el oxígeno hacia el líquido. En general, lavando el espacio de cabeza con oxígeno (por ejemplo en forma de aire) en combinación con mezclamiento o agitación (vigorosos) introducirá suficiente oxígeno en el material celulósico en el reactor de hidrólisis para reactores con un tamaño de 100 litros hasta 1 m3. A mayor escala, por ejemplo en un reactor de 50 m3 o mayor, por ejemplo 100 m3, se necesita tanta energía para la agitación vigorosa que, desde el punto de vista económico, esto no se aplicará en un procedimiento que funcione comercialmente. En general, en reactores grandes, la agitación o el mezclamiento sin introducción de aire u oxígeno dará como resultado valores de DO de menos de 0,01 moles/m3.According to a further preferred embodiment of the invention, in the part of the time when oxygen is added, the concentration of oxygen in the liquid phase, in which the lignocellulosic material is present during enzymatic hydrolysis, is at least 0.001 mol / m3, preferably at least 0.002 mol / m3, and most preferably at least 0.003 mol / m3, and even more preferably more than 0.01 mol / m3, for example more than 0.02 mol / m3 or 0.03 mol / m3. In reactors of less than 1 m3, OD values below 0.01 mol / m3 or 0.02 mol / m3 will be obtained with slow stirring. Vigorous mixing or stirring on such a scale introduces part of the gaseous phase of the headspace into the reaction liquid. For example, mixing or stirring can create a swirl that draws oxygen into the liquid. In general, flushing the headspace with oxygen (eg in the form of air) in combination with (vigorous) mixing or stirring will introduce sufficient oxygen into the cellulosic material in the hydrolysis reactor for reactors with a size of 100 liters up to 1 m3 . On a larger scale, for example in a 50 m3 or larger reactor, for example 100 m3, so much energy is needed for vigorous stirring that, economically, this will not apply in a commercially operating process. In general, in large reactors, agitation or mixing without introduction of air or oxygen will result in OD values of less than 0.01 mole / m3.

De acuerdo con todavía otra realización preferida de la invención, durante la adición de oxígeno (en la parte del tiempo cuando se añade el oxígeno), la concentración de oxígeno en la fase líquida, en la que el material lignocelulósico está presente durante la hidrólisis enzimática, es preferiblemente como máximo 80% de la concentración de saturación de oxígeno en las condiciones de la reacción de hidrólisis, más preferiblemente como máximo 0,12 moles/m3, aún más preferiblemente como máximo 0,09 moles/m3, aún más preferiblemente como máximo 0,06 moles/m3, aún más preferiblemente todavía como máximo 0,045 moles/m3, y lo más preferible, como máximo 0,03 moles/m3. La temperatura y presión influirán en la DO. Los valores preferidos y ejemplares en mol/m3 dados anteriormente se refieren a presión atmosférica normal y una temperatura de aproximadamente 62°C. El experto en la técnica apreciará valores de DO favorables en base a las presentes enseñanzas. According to still another preferred embodiment of the invention, during the addition of oxygen (in the part of the time when oxygen is added), the concentration of oxygen in the liquid phase, in which the lignocellulosic material is present during enzymatic hydrolysis , is preferably at most 80% of the oxygen saturation concentration under the conditions of the hydrolysis reaction, more preferably at most 0.12 mol / m3, even more preferably at most 0.09 mol / m3, even more preferably as maximum 0.06 mol / m3, even more preferably still maximum 0.045 mol / m3, and most preferably, maximum 0.03 mol / m3. Temperature and pressure will influence DO. The preferred and exemplary values in mol / m3 given above refer to normal atmospheric pressure and a temperature of approximately 62 ° C. One skilled in the art will appreciate favorable OD values based on the present teachings.

El tiempo de hidrólisis enzimática del presente procedimiento es preferiblemente de 5 a 150 horas. De acuerdo con una realización preferida adicional de la invención, la composición de enzima deriva de un hongo, preferiblemente un microorganismo del género Rasamsonia, o la composición de enzima comprende una enzima fúngica, preferiblemente una enzima Rasamsonia. De acuerdo con todavía otra realización preferida de la invención, el contenido de materia seca en la etapa de hidrólisis c) es 14% en peso o más, y aún más preferiblemente es 14 a 33% en peso. La hidrólisis enzimática tiene lugar preferiblemente en un reactor de cultivo discontinuo, de alimentación por lotes y/o continuo. Preferiblemente, el oxígeno que se introduce en el presente procedimiento es un gas que contiene oxígeno, tal como aire. Por “menos oxígeno se añade a o está presente en el material lignocelulósico durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática” se quiere decir que se introduce o está presente al menos 50% menos, preferiblemente al menos 70% menos, lo más preferible al menos 90% menos de oxígeno (expresado en mol de oxígeno/m3), por ejemplo en forma de burbujas, que el que se añade o está presente durante la otra parte del tiempo de la hidrólisis enzimática en la que se añade menos oxígeno.The enzymatic hydrolysis time of the present process is preferably from 5 to 150 hours. According to a further preferred embodiment of the invention, the enzyme composition is derived from a fungus, preferably a microorganism of the Rasamsonia genus , or the enzyme composition comprises a fungal enzyme, preferably a Rasamsonia enzyme . According to still another preferred embodiment of the invention, the dry matter content in the hydrolysis step c) is 14% by weight or more, and even more preferably it is 14 to 33% by weight. The enzymatic hydrolysis preferably takes place in a batch, batch and / or continuous culture reactor. Preferably, the oxygen that is introduced in the present process is an oxygen-containing gas, such as air. By "less oxygen is added to or is present in the lignocellulosic material during part of the time of enzymatic hydrolysis" is meant that at least 50% less, preferably at least 70% less, most preferably at least 90 is introduced or present % less oxygen (expressed in mol of oxygen / m3), for example in the form of bubbles, than that which is added or is present during the other part of the enzymatic hydrolysis time in which less oxygen is added.

En una realización preferida, el oxígeno se añade en forma de burbujas (gaseosas).In a preferred embodiment, oxygen is added in the form of bubbles (soda).

Sorprendentemente, de acuerdo con la invención, mediante la adición de oxígeno es posible conseguir muchas ventajas de procedimiento, incluyendo condiciones de temperatura óptimas, tiempo de procedimiento reducido, dosificación reducida de enzima, reutilización de enzimas, mayores rendimientos y otras optimizaciones de procedimiento, que dan como resultando costes reducidos.Surprisingly, according to the invention, by adding oxygen it is possible to achieve many process advantages, including optimal temperature conditions, reduced process time, reduced enzyme dosage, enzyme reuse, higher yields and other process optimizations, which result in reduced costs.

En una realización, la composición de enzima estable usada retiene actividad durante 30 horas o más. De acuerdo con una realización adicional, la hidrólisis se realiza preferiblemente a una temperatura de 40°C o más, más preferiblemente a una temperatura de 50°C o más, y lo más preferible, a una temperatura de 55°C o más. El procedimiento de la invención se ilustrará con más detalle a continuación.In one embodiment, the stable enzyme composition used retains activity for 30 hours or more. According to a further embodiment, the hydrolysis is preferably carried out at a temperature of 40 ° C or more, more preferably at a temperature of 50 ° C or more, and most preferably, at a temperature of 55 ° C or more. The process of the invention will be illustrated in more detail below.

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Fig. 1: El efecto de burbujear nitrógeno o aire a través de una materia prima de aCS al 10% antes de la hidrólisis, sobre la cantidad total de glucosa (g/l) liberada por la mezcla TEC-210 (1), la mezcla 4E-GH61 (2) y la mezcla 4E-EG (3). Fig. 1: The effect of bubbling nitrogen or air through a 10% aCS raw material before hydrolysis, on the total amount of glucose (g / l) released by the TEC-210 mixture (1), the mix 4E-GH61 (2) and mix 4E-EG (3).

Fig. 2: La glucosa producida en el Ejemplo 2, 1 = Experimento 1: sin aireación, 2 = Experimento 2: aireación continua, 3 = Experimento 3: aireación que empieza a las 72 horas hasta el final.Fig. 2: The glucose produced in Example 2, 1 = Experiment 1: without aeration, 2 = Experiment 2: continuous aeration, 3 = Experiment 3: aeration starting after 72 hours until the end.

Fig. 3: El efecto del tiempo de aireación sobre la glucosa producida durante la hidrólisis enzimática, — — = sin aireación, ••• = la aireación entre el tiempo de hidrólisis es 0 y 100 horas, — la aireación entre el tiempo de hidrólisis es 0 y 7 horas, y ------------- = la aireación entre el tiempo de hidrólisis es 72 y 100 horas.Fig. 3: The effect of the aeration time on the glucose produced during the enzymatic hydrolysis, - - = without aeration, ••• = the aeration between the hydrolysis time is 0 and 100 hours, - the aeration between the hydrolysis time is 0 and 7 hours, and ------------- = aeration between the hydrolysis time is 72 and 100 hours.

Fig.4: El efecto del tiempo de aireación sobre la glucosa producida durante la hidrólisis enzimática en el experimento 1 (■ = la aireación entre el tiempo de hidrólisis es 0 y 100 horas) y 2 (□ = la aireación entre el tiempo de hidrólisis es 72 y 100 horas).Fig. 4: The effect of the aeration time on the glucose produced during the enzymatic hydrolysis in experiment 1 (■ = the aeration between the hydrolysis time is 0 and 100 hours) and 2 (□ = the aeration between the hydrolysis time is 72 and 100 hours).

Fig. 5: El efecto del tiempo de aireación sobre la glucosa producida durante la hidrólisis enzimática, — ■— la aireación entre el tiempo de hidrólisis es 72 y 100 horas, y — •— la aireación entre el tiempo de hidrólisis es 0 y 7 horas.Fig. 5: The effect of the aeration time on the glucose produced during the enzymatic hydrolysis, - ■ - the aeration between the hydrolysis time is 72 and 100 hours, and - • - the aeration between the hydrolysis time is 0 and 7 hours.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

A lo largo de la presente memoria descriptiva y de las reivindicaciones adjuntas, los términos “comprender” e “incluir”, y variaciones tales como “comprende”, “que comprende”, “incluye” e “que incluye”, deben interpretarse de manera inclusiva. Es decir, estos términos están destinados a transmitir la posible inclusión de otros elementos o números enteros no citados específicamente, cuando el contexto lo permita. Los artículos “un” y “una” se usan aquí para hacer referencia a uno o a más de uno (es decir, a uno o al menos uno) del objeto gramatical del articulo. A modo de ejemplo, “un elemento” puede significar un elemento o más de un elemento.Throughout this specification and the appended claims, the terms "comprise" and "include", and variations such as "comprise", "comprising", "includes" and "including", should be interpreted in a manner inclusive. In other words, these terms are intended to convey the possible inclusion of other elements or integers not specifically mentioned, when the context allows. The articles "a" and "a" are used herein to refer to one or more than one (ie, one or at least one) of the grammatical object of the article. As an example, "an item" can mean one item or more than one item.

En el contexto de la presente invención, “mejorado”, “aumentado”, “reducido” se usan para indicar que la presente invención muestra una ventaja en comparación con la misma situación, procedimiento o condiciones de procedimiento, excepto que no se añade oxígeno extra. Dentro del contexto de la presente invención “medido en las mismas condiciones” o “analizado en las mismas condiciones”, etc., significa que el procedimiento de la invención y el mismo procedimiento sin (o con menos) adición de oxígeno se realizan en las mismas condiciones (excepto por la adición de oxígeno), y que los resultados del presente procedimiento, si se compara con el procedimiento sin (o con menos) adición de oxígeno, se miden usando las mismas condiciones, preferiblemente usando el mismo ensayo y/o metodología, más preferiblemente dentro del mismo experimento o de uno paralelo. Las condiciones de la hidrólisis son un ejemplo de tales condiciones.In the context of the present invention, "improved", "increased", "reduced" are used to indicate that the present invention shows an advantage compared to the same situation, procedure or procedure conditions, except that no extra oxygen is added . Within the context of the present invention "measured under the same conditions" or "analyzed under the same conditions", etc., means that the process of the invention and the same procedure without (or with less) addition of oxygen are carried out in the same conditions (except for the addition of oxygen), and that the results of the present procedure, if compared with the procedure without (or with less) addition of oxygen, are measured using the same conditions, preferably using the same test and / or methodology, more preferably within the same or a parallel experiment. The hydrolysis conditions are an example of such conditions.

En la técnica anterior se sugiere mejorar la hidrólisis del material celulolítico usando condiciones anaerobias (documento W02010/080407) o vacío (documento WO2009/046538) durante la hidrólisis enzimática. En los procedimientos de ambos documentos, el nivel de oxígeno se disminuyó. Se ha encontrado sorprendentemente que la hidrólisis de la presente invención muestra resultados en un producto de reacción mejorado que da mayores cantidades de productos de azúcar (reducidos) y/o productos de fermentación deseados en la fermentación tras la hidrólisis en comparación con un procedimiento en el que no se añade oxígeno. En general, se observa un aumento de la conversión de glucosa de 5 a 15% p/p, o incluso hasta 25% p/p.In the prior art it is suggested to improve the hydrolysis of the cellulolytic material using anaerobic conditions (document W02010 / 080407) or vacuum (document WO2009 / 046538) during enzymatic hydrolysis. In the procedures of both documents, the oxygen level was decreased. It has surprisingly been found that the hydrolysis of the present invention shows results in an improved reaction product that gives higher amounts of (reduced) sugar products and / or desired fermentation products in fermentation after hydrolysis compared to a procedure in which oxygen is not added. In general, an increase in glucose conversion of 5 to 15% w / w, or even up to 25% w / w is observed.

Puede añadirse oxígeno de varias maneras. Por ejemplo, puede añadirse oxígeno como gas de oxígeno, gas enriquecido con oxígeno, tal como aire enriquecido con oxígeno, o aire (un ejemplo de gas que contiene oxígeno). El oxígeno puede añadirse de forma continua o discontinua. Por la expresión “se añade oxígeno” se entiende que el oxígeno se añade a la fase líquida (que comprende el material lignocelulósico) en el reactor de hidrólisis, y no que el oxígeno está presente en el espacio de cabeza en el reactor por encima de la fase líquida (en combinación con una agitación lenta o inexistente), con lo que el oxígeno tiene que difundirse desde el espacio de cabeza hasta la fase líquida. Así, preferiblemente, el oxígeno se añade como burbujas, lo más preferible como pequeñas burbujas.Oxygen can be added in various ways. For example, oxygen can be added as oxygen gas, oxygen-enriched gas, such as oxygen-enriched air, or air (an example of oxygen-containing gas). Oxygen can be added continuously or discontinuously. By the term "oxygen is added" is meant that oxygen is added to the liquid phase (comprising the lignocellulosic material) in the hydrolysis reactor, and not that oxygen is present in the headspace in the reactor above the liquid phase (in combination with slow or non-existent agitation), whereby oxygen has to diffuse from the headspace to the liquid phase. Thus, preferably, oxygen is added as bubbles, most preferably as small bubbles.

En el caso de que la enzima pueda dañarse por la presencia o adición de oxígeno, se puede usar un suministro de oxígeno más moderado. En ese caso, puede encontrarse un equilibrio entre la producción mejorada de glucosa y el comportamiento enzimático. La adición del oxígeno al material celulolítico puede realizarse durante la hidrólisis enzimática. En el caso de que se añada oxígeno en forma gaseosa, puede introducirse un gas que contiene oxígeno, por ejemplo soplarse, en los contenidos líquidos del reactor de hidrólisis del material celulolítico. En otra realización de la invención, el gas que contiene oxígeno se introduce en la corriente líquida de material celulolítico que entrará en el reactor de hidrólisis. En otra realización más de la invención, el gas que contiene oxígeno se introduce junto con el material celulolítico que entra en el reactor de hidrólisis, o con parte de los contenidos líquidos del reactor que pasan por un bucle externo del reactor. En la mayoría de los casos, la adición de oxígeno antes de entrar en el reactor de hidrólisis no es suficiente, y la adición de oxígeno puede realizarse también durante la hidrólisis. En otra realización de la invención, la fase gaseosa presente en la parte superior del reactor (espacio de cabeza) se renueva continua o discontinuamente con el gas que contiene oxígeno. En el último caso, es necesaria un mezclamiento o agitación (vigorosa) para conseguir que el oxígeno en forma de burbujas y/o por difusión alcance los contenidos líquidos del reactor, preferiblemente en combinación con sobrepresión en el reactor. En general, el lavado del espacio de cabeza con aire, en combinación con mezclamiento o agitación (vigorosa), puede introducir oxígeno suficiente en el material celulósico en el reactor de hidrólisis para reactores hasta un tamaño de 100 litros a 1 m3. Según la invención, el volumen del reactor es al menos 1 m3. A mayor escala, por ejemplo en un reactor de 50 m3 o más, por ejemplo 100 m3, se necesita tanta energía para la agitación vigorosa que, desde el punto de vista económico, no se aplicará en un procedimiento que funcione a nivel comercial.In the event that the enzyme can be damaged by the presence or addition of oxygen, a more moderate supply of oxygen can be used. In that case, a balance can be found between improved glucose production and enzyme behavior. The addition of oxygen to the cellulolytic material can be carried out during enzymatic hydrolysis. In the event that oxygen is added in gaseous form, an oxygen-containing gas can be introduced, for example blown, into the liquid contents of the cellulolytic material hydrolysis reactor. In another embodiment of the invention, the oxygen-containing gas is introduced into the liquid stream of cellulolytic material that will enter the hydrolysis reactor. In yet another embodiment of the invention, the oxygen-containing gas is introduced along with the cellulolytic material entering the hydrolysis reactor, or with part of the liquid reactor contents passing through an external loop of the reactor. In most cases, adding oxygen before entering the hydrolysis reactor is not enough, and adding oxygen can also be done during hydrolysis. In another embodiment of the invention, the gas phase present in the upper part of the reactor (headspace) is continuously or discontinuously renewed with the oxygen-containing gas. In the latter case, (vigorous) mixing or agitation is necessary to achieve that the oxygen in the form of bubbles and / or by diffusion reaches the liquid contents of the reactor, preferably in combination with overpressure in the reactor. In general, washing the headspace with air, in combination with (vigorous) mixing or stirring, can introduce sufficient oxygen into the cellulosic material in the hydrolysis reactor for reactors up to a size of 100 liters to 1 m3. According to the invention, the volume of the reactor is at least 1 m3. On a larger scale, for example in a reactor of 50 m3 or more, for example 100 m3, so much energy is needed for vigorous stirring that, economically, it will not be applied in a commercially operating process.

De acuerdo con la presente invención, el oxígeno puede añadirse durante parte de la etapa de hidrólisis. La adición de oxígeno durante solo parte de la hidrólisis puede realizarse, por ejemplo, en el caso de que ocurra daño por oxidación de la enzima o enzimas. En el caso de que el oxígeno presente en los contenidos del reactor de hidrólisis o el producto de azúcar o el hidrolizado formado en la etapa de hidrólisis pueda influir o alterar la etapa de fermentación posterior, la adición de oxígeno puede realizarse, excepto durante la última parte de la hidrólisis, y de esta manera (la mayor parte de) el oxígeno se consume antes de que la biomasa hidrolizada entre en el reactor de fermentación. Ventajosamente, el oxígeno, preferiblemente en forma de burbujas (gaseoso), se añade en la última parte de la etapa de hidrólisis. In accordance with the present invention, oxygen can be added during part of the hydrolysis step. The addition of oxygen during only part of the hydrolysis can be done, for example, in the event of oxidative damage to the enzyme or enzymes. In the event that the oxygen present in the contents of the hydrolysis reactor or the sugar product or hydrolyzate formed in the hydrolysis stage can influence or alter the subsequent fermentation stage, the addition of oxygen can be carried out, except during the last part of the hydrolysis, and thus (most of) the oxygen is consumed before the hydrolyzed biomass enters the fermentation reactor. Advantageously, oxygen, preferably in the form of bubbles (gaseous), is added in the last part of the hydrolysis step.

Los inventores plantearon la hipótesis de que en la primera parte de la (etapa de) hidrólisis (enzimática) los polisacáridos amorfos se hidrolizan a azúcares, tales como glucosa, y que en la segunda parte de la etapa de hidrólisis los polisacáridos cristalinos restantes se convierten en azúcares. Los polisacáridos amorfos se convierten por ejemplo en oligosacáridos por endoglucanasas, tras lo cual los oligosacáridos pueden convertirse por celobiohidrolasa y beta-glucosidasa (BG) en azúcares. De acuerdo con la presente hipótesis, los polisacáridos amorfos están localizados en el exterior de los polisacáridos o complejos de polisacárido, mientras que los polisacáridos cristalinos están localizados relativamente más en el interior de los polisacáridos o complejos de polisacárido presentes en el material lignocelulósico. Así, la conversión de los polisacáridos cristalinos puede continuar incluso cuando la mayor parte de los polipéptidos amorfos se hidroliza. Especialmente, la adición de oxígeno es beneficiosa durante la hidrólisis de los polisacáridos cristalinos, por ejemplo en la degradación de los polisacáridos en oligosacáridos. De acuerdo con esta hipótesis, la adición de oxígeno es especialmente útil en la segunda parte de la etapa de hidrólisis. En general, es necesario un tiempo más corto de adición de oxígeno (o una segunda parte de hidrólisis más corta) en el caso de cantidades relativamente bajas de polisacáridos cristalinos en el material lignocelulósico en comparación con la hidrólisis de un material lignocelulósico en el que están presentes cantidades relativamente mayores de polisacáridos cristalinos. Los inventores han planteado también que la adición de oxígeno es beneficiosa para la hidrólisis de polisacáridos cristalinos. Por lo tanto, la adición de oxígeno es muy útil, especialmente en la fase en la que los polisacáridos cristalinos son atacados por las enzimas. Fuera de esta fase, la no adición de oxígeno podría ser más eficaz. Por lo tanto, el suministro de oxígeno puede comenzar solo en la segunda parte o segunda mitad de la hidrólisis. Al final de la hidrólisis, cuando la mayor parte de los polisacáridos cristalinos se han degradado, preferiblemente se detiene la adición de oxígeno. En la última parte de la segunda parte o segunda mitad de la hidrólisis, la mayor parte de los polisacáridos se convierte en oligosacáridos que, durante una ruptura adicional en azúcares más pequeños, no necesitan oxígeno nunca más. Por lo tanto, al final del procedimiento de hidrólisis se añade preferiblemente menos oxígeno al material lignocelulósico, comparado con la adición de oxígeno durante la parte aireada del tiempo, o más preferiblemente, al final del procedimiento de hidrólisis no se añade oxígeno al material lignocelulósico. Esta hipótesis solo se da como posible explicación del efecto observado por los inventores, y la presente invención no confirma ni desmiente la exactitud de esta teoría. The inventors hypothesized that in the first part of the (enzymatic) hydrolysis (step) the amorphous polysaccharides hydrolyze to sugars, such as glucose, and that in the second part of the hydrolysis step the remaining crystalline polysaccharides are converted in sugars. Amorphous polysaccharides are converted for example to oligosaccharides by endoglucanases, after which the oligosaccharides can be converted by cellobiohydrolase and beta-glucosidase (BG) to sugars. According to the present hypothesis, amorphous polysaccharides are located on the outside of polysaccharides or polysaccharide complexes, whereas crystalline polysaccharides are located relatively more on the inside of polysaccharides or polysaccharide complexes present in lignocellulosic material. Thus, the conversion of the crystalline polysaccharides can continue even when most of the amorphous polypeptides are hydrolyzed. Especially, the addition of oxygen is beneficial during the hydrolysis of the crystalline polysaccharides, for example in the degradation of the polysaccharides into oligosaccharides. According to this hypothesis, the addition of oxygen is especially useful in the second part of the hydrolysis stage. In general, a shorter oxygen addition time (or a shorter second hydrolysis part) is required in the case of relatively low amounts of crystalline polysaccharides in the lignocellulosic material compared to the hydrolysis of a lignocellulosic material in which they are Relatively higher amounts of crystalline polysaccharides are present. The inventors have also argued that the addition of oxygen is beneficial for the hydrolysis of crystalline polysaccharides. Therefore, the addition of oxygen is very useful, especially in the phase in which the crystalline polysaccharides are attacked by the enzymes. Outside of this phase, not adding oxygen could be more effective. Therefore, the oxygen supply can start only in the second or second half of the hydrolysis. At the end of the hydrolysis, when most of the crystalline polysaccharides have degraded, the addition of oxygen is preferably stopped. In the latter part of the second part or second half of the hydrolysis, most of the polysaccharides are converted to oligosaccharides which, during a further breakdown into smaller sugars, no longer need oxygen. Therefore, at the end of the hydrolysis process, preferably less oxygen is added to the lignocellulosic material, compared to adding oxygen during the aerated part of the time, or more preferably, at the end of the hydrolysis process, no oxygen is added to the lignocellulosic material. This hypothesis is only given as a possible explanation of the effect observed by the inventors, and the present invention does not confirm or deny the accuracy of this theory.

Los inventores también han observado que la aireación durante un procedimiento de hidrólisis enzimática al comienzo del procedimiento de hidrólisis da como resultado una mayor producción de glucosa durante la hidrólisis.The inventors have also observed that aeration during an enzymatic hydrolysis procedure at the start of the hydrolysis procedure results in increased glucose production during hydrolysis.

En la Figura 3 se muestra el efecto de la aireación. En comparación con la hidrólisis no aireada (mostrada como curva “no aireada”), una aireación al comienzo del procedimiento de hidrólisis (mostrada como curva de “aireación 0-7 horas”) dará como resultado un aumento inmediato en la producción de glucosa, y por ejemplo, ya después de 24 horas de hidrólisis se encontrará una producción de glucosa que corresponde a una producción de glucosa sin aireación de 60 horas de hidrólisis en condiciones idénticas (excepto por la aireación). En comparación con la hidrólisis no aireada, una aireación de la última parte del procedimiento de hidrólisis (mostrada como curva de “aireación 72-100 horas”) dará como resultado un aumento inmediato en la producción de glucosa después de la aireación, y por ejemplo, ya después de 24 horas después del comienzo de la aireación (a las 72 horas) en el procedimiento de hidrólisis, se encontrará un aumento de la producción de glucosa del 30% en comparación con la producción de glucosa sin aireación en condiciones idénticas (excepto por la aireación). Los inventores creen que usando una aireación al principio, así como en la última parte, del procedimiento de hidrólisis (con un periodo sin aireación entre intervalos de aireación) podría aumentar la producción de glucosa, con lo que esto da como resultado un aumento de la producción de glucosa que es mayor que cada uno de los dos aumentos por separado. La presente explicación se da para guiar e instruir al experto en la técnica a seleccionar las condiciones apropiadas para el presente procedimiento de hidrólisis.The effect of aeration is shown in Figure 3. Compared to non-aerated hydrolysis (shown as a "not aerated" curve), aeration at the start of the hydrolysis procedure (shown as a "0-7 hour" aeration curve) will result in an immediate increase in glucose production, and for example, already after 24 hours of hydrolysis you will find a glucose production corresponding to a glucose production without aeration of 60 hours of hydrolysis under identical conditions (except for aeration). Compared to non-aerated hydrolysis, aeration of the last part of the hydrolysis procedure (shown as "aeration 72-100 hour" curve) will result in an immediate increase in glucose production after aeration, and for example Already after 24 hours after the start of aeration (at 72 hours) in the hydrolysis procedure, a 30% increase in glucose production will be found compared to glucose production without aeration under identical conditions (except by aeration). The inventors believe that using aeration at the beginning, as well as in the last part, of the hydrolysis procedure (with a period without aeration between aeration intervals) could increase glucose production, thereby resulting in increased glucose production that is greater than each of the two increases separately. The present explanation is given to guide and instruct the person skilled in the art to select the appropriate conditions for the present hydrolysis procedure.

En los Ejemplos se dan varios ejemplos de aireación parcial durante el procedimiento de hidrólisis enzimática, para mostrar el efecto beneficioso de la presente invención. Este efecto beneficioso se encuentra para varios sustratos o materias primas, y por lo tanto, se cree que está presente para la hidrólisis de toda clase de sustratos o materias primas.In the Examples several examples of partial aeration during the enzymatic hydrolysis procedure are given, to show the beneficial effect of the present invention. This beneficial effect is found for various substrates or raw materials, and is therefore believed to be present for the hydrolysis of all kinds of substrates or raw materials.

En los Ejemplos se dan varios ejemplos de composiciones de enzima para el procedimiento de hidrólisis enzimática, para mostrar el efecto beneficioso de la presente invención. Este efecto beneficioso se encuentra para varias composiciones de enzima y, por lo tanto, se cree que está presente para toda clase de composiciones de enzima de hidrólisis.In the Examples several examples of enzyme compositions for the enzymatic hydrolysis process are given, to show the beneficial effect of the present invention. This beneficial effect is found for various enzyme compositions and is therefore believed to be present for all kinds of hydrolysis enzyme compositions.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, la parte del tiempo en la que se añade menos o preferiblemente nada de oxígeno es 10 a 80%, preferiblemente 20 a 80%, más preferiblemente 30 a 80% y, lo más preferiblemente, 40 a 80% del tiempo de la hidrólisis enzimática total. De acuerdo con una realización preferida adicional de la invención, la parte del tiempo en la que se añade más oxígeno es 8 a 50% y, lo más preferiblemente, 10 a 50% del tiempo de la hidrólisis enzimática total. De acuerdo con la invención, la concentración de oxígeno en la fase líquida durante la parte de tiempo en la que se añade oxígeno es al menos 2 veces, preferiblemente al menos 4 veces, más preferiblemente al menos 10 veces la concentración de oxígeno en la fase líquida durante la parte del tiempo en la que se añade menos o nada de oxígeno.According to a preferred embodiment of the invention, the part of the time in which less or preferably no oxygen is added is 10 to 80%, preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 80% and, most preferably, 40 80% of the time of total enzymatic hydrolysis. According to a further preferred embodiment of the invention, the part of the time in which more oxygen is added is 8 to 50% and, most preferably, 10 to 50% of the time of total enzymatic hydrolysis. According to the invention, the concentration of oxygen in the liquid phase during the part of time in which oxygen is added is at least 2 times, preferably at least 4 times, more preferably at least 10 times the concentration of oxygen in the phase Liquid during the part of the time when less or no oxygen is added.

En una realización preferida adicional de la invención, durante la parte del tiempo en la que tiene lugar la adición de oxígeno en la fase líquida (por aireación o adición de oxígeno), la concentración de oxígeno (DO) en la fase líquida en la que el material lignocelulósico está presente durante la hidrólisis enzimática, es al menos 0,001 mol/m3, preferiblemente al menos 0,002 mol/m3, más preferiblemente al menos 0,003 mol/m3, y aún más preferiblemente más de 0,01 mol/m3, por ejemplo más de 0,02 mol/m3 o 0,03 mol/m3. En los reactores de menos de 1 m3 se obtendrán valores de DO por debajo de 0,01 mol/m3 o 0,02 mol/m3 por agitación lenta. El mezclamiento o agitación vigorosa a tal escala introduce parte de la fase gaseosa del espacio de cabeza en el líquido de reacción. Por ejemplo, el mezclamiento o agitación puede crear un remolino que dirige el oxígeno hacia el líquido. En general, lavar el espacio de cabeza con aire en combinación con mezclamiento o agitación (vigorosa) introducirá suficiente oxígeno en el material celulósico en el reactor de hidrólisis para reactores de hasta un tamaño de 100 litros a 1 m3. De acuerdo con la invención, el volumen del reactor es al menos 1 m3. A una mayor escala, por ejemplo en un reactor de 50 m3 o más, por ejemplo 100 m3, se necesita tanta energía para la agitación vigorosa que desde un punto de vista económico esto no se aplicará en un procedimiento que funcione a nivel comercial. En general, en reactores más grandes, la agitación o mezclamiento sin introducción de aire u oxígeno dará como resultado valores de DO de menos de 0,01 mol/m3. In a further preferred embodiment of the invention, during the part of the time in which the addition of oxygen in the liquid phase takes place (by aeration or addition of oxygen), the concentration of oxygen (DO) in the liquid phase in which lignocellulosic material is present during enzymatic hydrolysis, it is at least 0.001 mol / m3, preferably at least 0.002 mol / m3, more preferably at least 0.003 mol / m3, and even more preferably more than 0.01 mol / m3, for example more than 0.02 mol / m3 or 0.03 mol / m3. In reactors of less than 1 m3, DO values below 0.01 mol / m3 or 0.02 mol / m3 will be obtained by slow stirring. Vigorous mixing or stirring on such a scale introduces part of the gaseous phase of the headspace into the reaction liquid. For example, mixing or stirring can create a whirlpool that directs oxygen into the liquid. In general, washing the headspace with air in combination with (vigorous) mixing or agitation will introduce sufficient oxygen into the cellulosic material in the hydrolysis reactor for reactors up to a size of 100 liters to 1 m3. According to the invention, the volume of the reactor is at least 1 m3. On a larger scale, for example in a reactor of 50 m3 or more, for example 100 m3, so much energy is needed for vigorous stirring that from an economic point of view this will not apply in a commercially operating process. In general, in larger reactors, agitation or mixing without introduction of air or oxygen will result in OD values of less than 0.01 mol / m3.

En otra realización preferida adicional de la invención, durante la generación o producción de oxígeno, la concentración de oxígeno en la fase líquida (aireación o adición de oxígeno), la concentración de oxígeno en la fase líquida en la que el material lignocelulósico está presente durante la hidrólisis enzimática es durante la parte del tiempo en la que el oxígeno se añade preferiblemente como máximo al 80% de la concentración de saturación del oxígeno en las condiciones de la reacción de hidrólisis, más preferiblemente como máximo 0,12 mol/m3, aún más preferiblemente como máximo 0,09 mol/m3, aún más preferiblemente como máximo 0,06 mol/m3, aún más preferiblemente como máximo 0,045 mol/m3, y lo más preferible como máximo 0,03 mol/m3. La temperatura y presión influirán en la DO. Los valores en mol/m3 preferidos y ejemplares dados anteriormente se refieren a presión atmosférica normal y una temperatura de aproximadamente 62°C. El experto en la técnica apreciará valores de DO favorables en base a las presentes enseñanzas.In yet another preferred embodiment of the invention, during the generation or production of oxygen, the concentration of oxygen in the liquid phase (aeration or addition of oxygen), the concentration of oxygen in the liquid phase in which the lignocellulosic material is present during enzymatic hydrolysis is during the part of the time in which oxygen is preferably added at most 80% of the saturation concentration of oxygen under the conditions of the hydrolysis reaction, more preferably at most 0.12 mol / m3, even more preferably at most 0.09 mol / m3, even more preferably at most 0.06 mol / m3, even more preferably at most 0.045 mol / m3, and most preferably at most 0.03 mol / m3. Temperature and pressure will influence DO. The preferred and exemplary mol / m3 values given above refer to normal atmospheric pressure and a temperature of about 62 ° C. One skilled in the art will appreciate favorable OD values based on the present teachings.

En una realización preferida adicional de la invención, la concentración de oxígeno en la fase líquida, en la que el material lignocelulósico está presente durante la hidrólisis enzimática, es durante la parte de tiempo en la que menos o nada de oxígeno se añade menos de 0,02 mol/m3, preferiblemente menos de 0,01 mol/m3, más preferiblemente menos de 0,005 mol/m3, y lo más preferible menos de 0,001 mol/m3.In a further preferred embodiment of the invention, the concentration of oxygen in the liquid phase, in which the lignocellulosic material is present during enzymatic hydrolysis, is during the part of time in which the least or No oxygen is added less than 0.02 mol / m3, preferably less than 0.01 mol / m3, more preferably less than 0.005 mol / m3, and most preferably less than 0.001 mol / m3.

La adición de oxígeno en forma de aire u otro gas que contiene oxígeno de acuerdo con la invención puede usarse también para agitar o mezclar al menos parcialmente los contenidos del reactor de hidrólisis. El presente procedimiento de la invención muestra ventajas, especialmente a escala de planta piloto y escala industrial. Como se señala anteriormente, el reactor de hidrólisis tiene un volumen de 1 m3 o más, preferiblemente de más de 10 m3, y más preferiblemente de 50 m3 o más. En general, el reactor de hidrólisis será más pequeño que 3000 m3 o 5000 m3. Los inventores plantean la teoría de que, especialmente a una mayor escala, está disponible oxígeno insuficiente para la hidrólisis, lo cual podría deberse a limitaciones en la transferencia de oxígeno en el reactor, por ejemplo en la biomasa celulolítica. En experimentos a escala de laboratorio, esta insuficiencia de oxígeno puede desempeñar un papel menos importante. La relación del área superficial (o área de contacto con oxígeno del contenido del reactor) al volumen del reactor es más favorable para experimentos a pequeña escala que en experimentos a gran escala. Además, el mezclamiento en experimentos a pequeña escala es relativamente más fácil que a gran escala. Durante estos experimentos a pequeña escala, también el transporte de oxígeno desde el espacio de cabeza del reactor de hidrólisis es más rápido que en comparación con la situación en los experimentos a mayor escala. Esta teoría solo da una posible explicación del efecto observado por los inventores, y la presente invención no confirma ni desmiente la exactitud de esta teoría. De acuerdo con una realización adicional de la invención, la adición de oxígeno puede usarse para controlar al menos parcialmente el procedimiento de hidrólisis.The addition of oxygen in the form of air or other oxygen-containing gas according to the invention can also be used to stir or at least partially mix the contents of the hydrolysis reactor. The present process of the invention shows advantages, especially on a pilot plant scale and an industrial scale. As noted above, the hydrolysis reactor has a volume of 1m3 or more, preferably more than 10m3, and more preferably 50m3 or more. In general, the hydrolysis reactor will be smaller than 3,000 m3 or 5,000 m3. The inventors raise the theory that, especially on a larger scale, insufficient oxygen is available for hydrolysis, which could be due to limitations in the transfer of oxygen in the reactor, for example in cellulolytic biomass. In laboratory-scale experiments, this oxygen deficiency may play a less important role. The ratio of the surface area (or oxygen contact area of the reactor contents) to the reactor volume is more favorable for small-scale experiments than large-scale experiments. Also, mixing in small-scale experiments is relatively easier than large-scale. During these small-scale experiments, oxygen transport from the hydrolysis reactor headspace is also faster than compared to the situation in larger-scale experiments. This theory only gives a possible explanation of the effect observed by the inventors, and the present invention does not confirm or deny the accuracy of this theory. In accordance with a further embodiment of the invention, the addition of oxygen can be used to at least partially control the hydrolysis procedure.

El procedimiento de la invención se aplica ventajosamente en combinación con el uso de enzimas termoestables. The process of the invention is advantageously applied in combination with the use of thermostable enzymes.

Una enzima “termoestable” significa que la enzima tiene una temperatura óptima de 60°C o mayor, por ejemplo 70°C o mayor, tal como 75°C o mayor, por ejemplo 80°C o mayor, tal como 85°C o mayor. Por ejemplo, pueden aislarse a partir de microorganismos termófilos o pueden diseñarse por el experto en la técnica y sintetizarse artificialmente. En una realización, los polinucleótidos pueden aislarse u obtenerse a partir de hongos filamentosos termófilos o termotolerantes, o aislarse a partir de hongos no termófilos o no termotolerantes pero que se sabe que son termoestables.A "thermostable" enzyme means that the enzyme has an optimum temperature of 60 ° C or higher, for example 70 ° C or higher, such as 75 ° C or higher, for example 80 ° C or higher, such as 85 ° C or higher. For example, they can be isolated from thermophilic microorganisms or they can be designed by the person skilled in the art and artificially synthesized. In one embodiment, the polynucleotides can be isolated or obtained from thermophilic or thermotolerant filamentous fungi, or isolated from non-thermophilic or non-thermotolerant fungi but known to be thermostable.

Por “hongo termófilo” se entiende un hongo que crece a una temperatura de 50°C o mayor. Por “hongo termotolerante” se entiende un hongo que crece a una temperatura de 45°C o mayor, que tiene un máximo cercano a los 50°C. By "thermophilic fungus" is meant a fungus that grows at a temperature of 50 ° C or higher. By "thermotolerant fungus" is meant a fungus that grows at a temperature of 45 ° C or higher, with a maximum close to 50 ° C.

Los ejemplos de cepas de hongos termófilos son Rasamsonia emersonii (anteriormente conocido como Talaromyces emersonii; Talaromyces emersonii, Penicillium geosmithia emersonii y Rasamsonia emersonii se usan de forma intercambiable en este documento).Examples of thermophilic fungal strains are Rasamsonia emersonii (formerly known as Talaromyces emersonii; Talaromyces emersonii, Penicillium geosmithia emersonii, and Rasamsonia emersonii are used interchangeably herein).

Las células de hongos termófilos o termotolerantes adecuadas pueden ser una célula de Humicola, Rhizomucor, Myceliophthora, Rasamsonia, Talaromyces, Thermomyces, Thermoascus o Thielavia, preferiblemente una célula Rasamsonia emersonii. Los hongos termófilos o termotolerantes preferidos son Humicola grísea var. thermoidea, Humicola lanuginosa, Myceliophthora thermophila, Papulaspora thermophilia, Rasamsonia byssochlamydoides, Rasamsonia emersonii, Rasamsonia argillacea, Rasamsonia eburnean, Rasamsonia brevistipitata, Rasamsonia cylindrospora, Rhizomucor pusillus, Rhizomucor miehei, Talaromyces bacillisporus, Talaromyces leycettanus, Talaromyces thermophilus, Thermomyces lenuginosus, Thermoascus crustaceus, Thermoascus thermophilus Thermoascus aurantiacus y Thielavia terrestris. Suitable thermophilic or thermotolerant fungal cells may be a Humicola, Rhizomucor, Myceliophthora, Rasamsonia, Talaromyces, Thermomyces, Thermoascus or Thielavia cell , preferably a Rasamsonia emersonii cell . The preferred thermophilic or thermotolerant fungi are Humicola grísea var. thermoidea, Humicola, Myceliophthora thermophila, Papulaspora thermophilia, Rasamsonia byssochlamydoides, Rasamsonia emersonii, Rasamsonia argillacea, Rasamsonia eburnean, brevistipitata Rasamsonia, Rasamsonia cylindrospora, Rhizomucor pusillus, Rhizomucor miehei, Talaromyces bacillisporus, leycettanus Talaromyces, Talaromyces thermophilus, Thermomyces lenuginosus, Thermoascus crustmaw, Thermoascus thermophilus Thermoascus aurantiacus and Thielavia terrestris.

Los hongos termófilos no están restringidos a un orden taxonómico específico, y se dan en todo el árbol fúngico de la vida. Son ejemplos Rhizomucor en Mucorales, Myceliophthora en Sordariales, y Talaromyces, Thermomyces y Thermoascus en los Eurotiales (Mouchacca 1997). La mayoría de las especies Talaromyces son mesófilas, pero son excepciones las especies en las secciones Emersorii y Thermophila. La sección Emersonii incluye Talaromyces emersonii, Talaromyces byssochlamydoides, Talaromyces bacillisporus y Talaromyces leycettanus, todas las cuales crecen bien a 40°C.Thermophilic fungi are not restricted to a specific taxonomic order, and occur throughout the fungal tree of life. Examples are Rhizomucor in Mucorales, Myceliophthora in Sordariales, and Talaromyces, Thermomyces and Thermoascus in Eurotiales (Mouchacca 1997). Most Talaromyces species are mesophilic, but the species in the Emersorii and Thermophila sections are exceptions . The Emersonii section includes Talaromyces emersonii, Talaromyces byssochlamydoides, Talaromyces bacillisporus and Talaromyces leycettanus, all of which grow well at 40 ° C.

Talaromyces bacillisporus es termotolerante, T. leycettanus es termotolerante a termófilo, y T. emersonii y T. byssochlamydoides son realmente termófilos (Stolk y Samson 1972). El único miembro de la sección Thermophila de Talaromyces, T. thermophilus, crece rápidamente a 50°C (Evans y Stolk 1971; Evans 1971; Stolk y Samson 1972). La actual clasificación de estas especies de Talaromyces termófilas principalmente está basada en caracteres fenotípicos y fisiológicos, tales como su capacidad para crecer por encima de 40°C, el color de las ascosporas, la estructura de la cubierta ascornatal, y la formación de un cierto tipo de anamorfosis. Stolk y Samson (1972) establecieron que los miembros de la sección Emersonii tienen anamorfos de cualquiera de Paecilomyces (T. byssochlamydoides y T. leycettanus) o la serie Penicillium cylindrosporum (T. emersonii y T. bacillisporus). Posteriormente, Pitt (1979) transfirió las especies que pertenecían a la serie Penicillium cylindrosporum al género Geosmithia, basándose en diversos caracteres tales como la formación de conidios a partir de poros terminales en lugar de en los collula (cuellos), un carácter de Penicillium y Paecilomyces. Dentro del género Geosmithia, solo G. argillacea es termotolerante, y Stolk et al. (1969) y Evans (1971) propusieron una conexión con los miembros de la sección Emersonii de Talaromyces. La relación filogenética de la especie Talaromyces termófila dentro de Talaromyces y los Trichocomaceae es desconocida. Véase J. Houbraken, Antonie van Leeuwenhoek 2012 Feb; 101 (2): 403-21. Talaromyces bacillisporus is thermotolerant, T. leycettanus is thermotolerant to thermophilic, and T. emersonii and T. byssochlamydoides are truly thermophiles (Stolk and Samson 1972). The only member of the Thermophila section of Talaromyces, T. thermophilus, grows rapidly at 50 ° C (Evans and Stolk 1971; Evans 1971; Stolk and Samson 1972). The current classification of these thermophilic Talaromyces species is mainly based on phenotypic and physiological characters, such as their ability to grow above 40 ° C, the color of the ascospores, the structure of the ascornatal cover, and the formation of a certain type of anamorphosis. Stolk and Samson (1972) established that members of the Emersonii section have anamorphs of either Paecilomyces ( T. byssochlamydoides and T. leycettanus) or the Penicillium cylindrosporum series ( T. emersonii and T. bacillisporus). Subsequently, Pitt (1979) transferred species belonging to the Penicillium cylindrosporum series to the genus Geosmithia, based on various characters such as the formation of conidia from terminal pores instead of collula (necks), a character of Penicillium and Paecilomyces. Within the genus Geosmithia, only G. argillacea is heat tolerant , and Stolk et al. (1969) and Evans (1971) proposed a connection with members of the Emersonii section of Talaromyces. The phylogenetic relationship of the thermophilic Talaromyces species within Talaromyces and the Trichocomaceae is unknown. See J. Houbraken, Antonie van Leeuwenhoek 2012 Feb; 101 (2): 403-21.

Rasamsonia es un nuevo género que comprende las especies Talaromyces y Geosmithia termotolerantes y termófilas (J. Houbraken et al, véase más arriba). Basándose en datos fenotípicos, fisiológicos y moleculares, Houbraken et al. propusieron transferir las especies T. emersonii, T. byssochlamydoides, T. eburneus, G. argillacea y G. cylindrospora a Rasamsonia gen. nov. Talaromyces emersonii, Penicillium geosmithia emersonii y Rasamsonia emersonii se usan de forma intercambiable aquí. Rasamsonia is a new genus comprising the thermotolerant and thermophilic Talaromyces and Geosmithia species (J. Houbraken et al, see above). Based on phenotypic, physiological, and molecular data, Houbraken et al. they proposed to transfer the species T. emersonii, T. byssochlamydoides, T. eburneus, G. argillacea and G. cylindrospora to Rasamsonia gen. Nov. Talaromyces emersonii, Penicillium geosmithia emersonii and Rasamsonia emersonii are used interchangeably here.

Los hongos termófilos preferidos son Rasamsonia byssochlamydoides, Rasamsonia emersonii, Thermomyces lenuginosus, Talaromyces thermophilus, Thermoascus crustaceus, Thermoascus thermophilus y Thermoascus aurantiacus. Preferred thermophilic fungi are Rasamsonia byssochlamydoides, Rasamsonia emersonii, Thermomyces lenuginosus, Talaromyces thermophilus, Thermoascus crustaceus, Thermoascus thermophilus, and Thermoascus aurantiacus.

“Hongos filamentosos” incluye todas las formas filamentosas de la subdivisión Eumycota y Oomycota (como se define por Hawksworth et al., en, Ainsworth and Bisby's Dictionary of The Fungi, 8a edición, 1995, CAB International, University Press, Cambridge, UK). Los hongos filamentosos se caracterizan por una pared micelial compuesta de quitina, celulosa, glucano, quitosano, manano, y otros polisacáridos complejos. El crecimiento vegetativo es por elongación de las hifas, y el catabolismo de carbono es obligatoriamente aerobio. Las cepas fúngicas filamentosas incluyen, aunque sin limitación, las cepas de Acremonium, Agaricus, Aspergillus, Aureobasidium, Chrysosporium, Coprinus, Cryptococcus, Filibasidium, Fusarium, Geosmithia, Humicola, Magnaporthe, Mucor, Myceliophthora, Neocallimastix, Neurospora, Paecilomyces, Penicillium, Piromyces, Panerochaete, Pleurotus, Rasamsonia, Schizophyllum, Talaromyces, Thermoascus, Thermomyces, Thielavia, Tolypocladium, y Trichoderma. "Filamentous fungi" includes all filamentous forms of the Eumycota and Oomycota subdivision (as defined by Hawksworth et al., In, Ainsworth and Bisby's Dictionary of The Fungi, 8th edition, 1995, CAB International, University Press, Cambridge, UK) . Filamentous fungi are characterized by a mycelial wall composed of chitin, cellulose, glucan, chitosan, mannan, and other complex polysaccharides. Vegetative growth is due to elongation of the hyphae, and carbon catabolism is necessarily aerobic. Filamentous fungal strains include, but are not limited to, Acremonium, Agaricus, Aspergillus, Aureobasidium, Chrysosporium, Coprinus, Cryptococcus, Filibasidium, Fusarium, Geosmithia, Humicola, Penicill, Neocall, Neocall, Neocall , Panerochaete, Pleurotus, Rasamsonia, Schizophyllum, Talaromyces, Thermoascus, Thermomyces, Thielavia, Tolypocladium, and Trichoderma.

Varias cepas de hongos filamentosos son fácilmente accesibles al público en un número de colecciones de cultivos, tales como American Type Culture Collection (ATCC), Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSM), Centraalbureau Voor Schimmelcultures (CBS), y Agricultural Research Service Patent Culture Collection, Northern Regional Research Center (NRRL). Los ejemplos de tales cepas incluyen Aspergillus niger CBS 513.88, Aspergillus oryzae ATCC 20423, IFO 4177, ATCC 1011, ATCC 9576, ATCC14488-14491, ATCC 11601, ATCC12892, P. chrysogenum CBS 455.95, Penicillium citrinum ATCC 38065, Penicillium chrysogenum P2, Talaromyces emersonii CBS 393.64, Acremonium chrysogenum ATCC 36225 or ATCC 48272, Trichoderma reesei ATCC 26921 o ATCC 56765 o ATcC 26921, Aspergillus sojae ATCC11906, Chrysosporium lucknowense C1, Garg 27K, VKM F-3500-D, ATCC44006, y derivados de las mismas.Various strains of filamentous fungi are easily accessible to the public in a number of culture collections, such as the American Type Culture Collection (ATCC), Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSM), Centraalbureau Voor Schimmelcultures (CBS), and Agricultural Research Service Patent Culture Collection, Northern Regional Research Center (NRRL). Examples of such strains include Aspergillus niger CBS 513.88, Aspergillus oryzae ATCC 20423, IFO 4177, ATCC 1011, ATCC 9576, ATCC14488-14491, ATCC 11601, ATCC12892, P. chrysogenum CBS 455.95, Penicillium citrinum ATCC 38065, PenCCillis ATCC 38065, Penicillium citrinum ATCC 38065, Penicillium citrinum ATCC 38065, Penicillium citrinum ATCC 38065, Penicillium citrinum ATCC 38065, Penis emersonii CBS 393.64, Acremonium chrysogenum ATCC 36225 or ATCC 48272, Trichoderma reesei ATCC 26921 or ATCC 56765 or ATcC 26921, Aspergillus sojae ATCC11906, Chrysosporium lucknowense C1, Garg 27K, VKM F-3500-D.

Una ventaja de la expresión y producción de las enzimas (por ejemplo al menos dos, tres o cuatro celulasas diferentes) en un microorganismo adecuado puede ser un alto rendimiento de composición de enzima que puede usarse en el procedimiento de la presente invención.An advantage of expression and production of enzymes (eg, at least two, three, or four different cellulases) in a suitable microorganism may be a high yield of enzyme composition that can be used in the method of the present invention.

De acuerdo con la invención, mediante la adición de oxígeno es posible conseguir muchas ventajas de procedimiento, incluyendo condiciones de temperatura óptimas, tiempo de procedimiento reducido, dosificación de enzima reducida, reutilización de enzimas y otras optimizaciones de procedimiento, que dan como resultado costes reducidos. Ventajosamente, la invención proporciona un procedimiento en el que la etapa de hidrólisis se realiza en condiciones mejoradas. La invención proporciona también un procedimiento que implica la hidrólisis que tiene un tiempo de procedimiento reducido. Adicionalmente, la invención proporciona un procedimiento, en el que la dosificación de enzima puede reducirse y al mismo tiempo la producción de un producto de hidrólisis útil se mantiene al mismo nivel. Otra ventaja de la invención es que el presente procedimiento que implica hidrólisis puede dar como resultado condiciones de procedimiento que están optimizadas. Una ventaja adicional de la invención es que la producción de un producto de hidrólisis útil del procedimiento que implica la hidrólisis aumenta usando la misma dosificación de enzima. According to the invention, by adding oxygen it is possible to achieve many process advantages, including optimal temperature conditions, reduced process time, reduced enzyme dosing, enzyme reuse and other process optimizations, resulting in reduced costs. . Advantageously, the invention provides a process in which the hydrolysis step is carried out under improved conditions. The invention also provides a process involving hydrolysis that has a reduced process time. Additionally, the invention provides a process, in which the enzyme dosage can be reduced and at the same time the production of a useful hydrolysis product is kept at the same level. Another advantage of the invention is that the present process involving hydrolysis can result in process conditions that are optimized. A further advantage of the invention is that the production of a useful hydrolysis product from the process involving hydrolysis is increased using the same enzyme dosage.

Composición de enzima estableStable enzyme composition

Composición de enzima estable significa aquí que la composición de enzima retiene su actividad después de 30 horas de tiempo de reacción de hidrólisis, preferiblemente al menos 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o 100% de su actividad inicial después de 30 horas de tiempo de reacción de hidrólisis. Preferiblemente, la composición de enzima retiene la actividad después de 40, 50, 60, 70, 80, 90100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 horas de tiempo de reacción de hidrólisis.Stable enzyme composition here means that the enzyme composition retains its activity after 30 hours of hydrolysis reaction time, preferably at least 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 65%, 70 %, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100% of its initial activity after 30 hours of hydrolysis reaction time. Preferably, the enzyme composition retains activity after 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 hours of hydrolysis reaction time.

La composición de enzima puede prepararse por fermentación de un sustrato adecuado con un microorganismo adecuado, por ejemplo Rasamsonia emersonii o Aspergillus niger, en el que el microorganismo produce la composición de enzima. El microorganismo puede alterarse para mejorar o crear la composición de celulasa. Por ejemplo, el microorganismo puede mutar por procedimientos de mejora de cepa clásicos o por técnicas de ADN recombinante. Por lo tanto, los microorganismos mencionados aquí pueden usarse como tales para producir la composición de celulasa, o pueden alterarse para aumentar la producción o producir una composición de celulasa alterada que podría incluir celulasas heterólogas, y por tanto enzimas que no se producen originalmente por ese microorganismo. Preferiblemente, se usa un hongo, más preferiblemente un hongo filamentoso, para producir la composición de celulasa. Ventajosamente, se usa un microorganismo termófilo o termotolerante. Opcionalmente, se usa un sustrato que induce la expresión de las enzimas en la composición de enzima durante la producción de la composición de enzima.The enzyme composition can be prepared by fermentation of a suitable substrate with a suitable microorganism, for example Rasamsonia emersonii or Aspergillus niger, in which the microorganism produces the enzyme composition. The microorganism can be altered to improve or create the cellulase composition. For example, the microorganism can mutate by classical strain improvement procedures or by recombinant DNA techniques. Therefore, the microorganisms mentioned here can be used as such to produce the cellulase composition, or they can be altered to increase production or produce an altered cellulase composition that could include heterologous cellulases, and therefore enzymes that are not originally produced by that microorganism. Preferably a fungus, more preferably a filamentous fungus, is used to produce the cellulase composition. Advantageously, a thermophilic or thermotolerant microorganism is used. Optionally, a substrate that induces expression of the enzymes in the enzyme composition is used during the production of the enzyme composition.

La composición de enzima se usa para liberar azúcares a partir de lignocelulosa, que comprende polisacáridos. Los polisacáridos principales son celulosa (glucanos), hemicelulosas (xilanos, heteroxilanos y xiloglucanos). Además, algo de hemicelulosa puede estar presente en forma de glucomananos, por ejemplo en materias primas derivadas de la madera. La hidrólisis enzimática de estos polisacáridos a azúcares solubles, incluyendo tanto monómeros como multímeros, por ejemplo glucosa, celobiosa, xilosa, arabinosa, galactosa, fructosa, manosa, ramnosa, ribosa, ácido galacturónico, ácido glucurónico y otras hexosas y pentosas ocurre bajo la acción de diferentes enzimas que actúan de forma concertada. Por producto de azúcar se entiende el producto de hidrólisis enzimática de la materia prima o material lignocelulósico. El producto de azúcar comprenderá azúcares solubles, incluyendo tanto monómeros como multímeros, preferiblemente comprenderá glucosa. Los ejemplos de otros azúcares son celobiosa, xilosa, arabinosa, galactosa, fructosa, manosa, ramnosa, ribosa, ácido galacturónico, ácido glucurónico, y otras hexosas y pentosas. El producto de azúcar puede usarse como tal o puede procesarse adicionalmente, por ejemplo purificarse.The enzyme composition is used to release sugars from lignocellulose, which comprises polysaccharides. The main polysaccharides are cellulose (glucans), hemicelluloses (xylans, heteroxylanes, and xyloglucans). Also, something Hemicellulose may be present in the form of glucomannans, for example in raw materials derived from wood. The enzymatic hydrolysis of these polysaccharides to soluble sugars, including both monomers and multimers, for example glucose, cellobiose, xylose, arabinose, galactose, fructose, mannose, rhamnose, ribose, galacturonic acid, glucuronic acid and other hexoses and pentoses occurs under the action of different enzymes that act in concert. By sugar product is meant the enzymatic hydrolysis product of the raw material or lignocellulosic material. The sugar product will comprise soluble sugars, including both monomers and multimers, preferably it will comprise glucose. Examples of other sugars are cellobiose, xylose, arabinose, galactose, fructose, mannose, rhamnose, ribose, galacturonic acid, glucuronic acid, and other hexoses and pentoses. The sugar product can be used as such or can be further processed, eg purified.

Además, las pectinas y otras sustancias pécticas tales como arabinanos pueden constituir una proporción considerable de la materia seca de típicamente paredes celulares a partir de tejidos vegetales distintos de madera (aproximadamente de un cuarto a la mitad de materia seca pueden ser pectinas).Furthermore, pectins and other pectic substances such as arabinan can make up a considerable proportion of the dry matter of typically cell walls from non-wood plant tissues (about one quarter to one half of dry matter may be pectin).

La celulosa es un polisacárido lineal compuesto de restos de glucosa unidos mediante enlaces b-1,4. La naturaleza lineal de las fibras de celulosa, así como la estequiometría de la glucosa unida mediante b (respecto a a), genera estructuras más susceptibles a entremezclarse con enlaces de hidrógeno que las estructuras unidas mediante a altamente ramificadas del almidón. De esta manera, los polímeros de celulosa son generalmente menos solubles, y forman fibras unidas más fuertemente que las fibras encontradas en el almidón.Cellulose is a linear polysaccharide composed of glucose residues linked by b-1,4 bonds. The linear nature of cellulose fibers and the stoichiometry of the bound glucose using b (aa respect) generates structures more susceptible to hydrogen bonding intermixed with the structures joined by a highly branched starch. In this way, cellulose polymers are generally less soluble, and form bonded fibers more tightly than the fibers found in starch.

Las enzimas que pueden incluirse en la composición de enzima estable usada en la invención se describen ahora con más detalle:Enzymes that can be included in the stable enzyme composition used in the invention are now described in more detail:

GH61, endoglucanasas (EG) y exo-celobiohidrolasas (CBH) catalizan la hidrólisis de celulosa insoluble a productos tales como celooligosacáridos (celobiosa como producto principal), mientras que las b-glucosidasas (BG) convierten los oligosacáridos, principalmente celobiosa y celotriosa, en glucosa.GH61, endoglucanases (EG) and exo-cellobiohydrolases (CBH) catalyze the hydrolysis of insoluble cellulose to products such as cellooligosaccharides (cellobiose as the main product), while the b-glucosidases (BG) convert the oligosaccharides, mainly cellobiose and celotriose, into glucose.

La hemicelulosa es un polímero complejo, y su composición a menudo varía ampliamente de un organismo a otro y de un tipo de tejido a otro. En general, un componente principal de la hemicelulosa es la xilosa con uniones b-1,4, un azúcar de cinco carbonos. Sin embargo, esta xilosa a menudo está ramificada en 0 a 3 y/o 0 a 2 átomos de xilosa, y puede estar sustituida con uniones a arabinosa, galactosa, manosa, ácido glucurónico, ácido galacturónico, o por esterificación a ácido acético (y esterificación de ácido ferúlico a arabinosa). La hemicelulosa puede contener también glucano, que es un término general para los azúcares de seis carbonos con unión b (tal como los glucanos b-(1,3)(1,4) y heteroglucanos mencionados anteriormente), y adicionalmente glucomananos (en los que están presentes tanto glucosa como manosa en la cadena principal lineal, unidas entre sí mediante uniones b).Hemicellulose is a complex polymer, and its composition often varies widely from one organism to another and from one tissue type to another. In general, a major component of hemicellulose is b-1,4-linked xylose, a five-carbon sugar. However, this xylose is often branched at 0 to 3 and / or 0 to 2 xylose atoms, and may be substituted with linkages to arabinose, galactose, mannose, glucuronic acid, galacturonic acid, or by esterification to acetic acid (and esterification of ferulic acid to arabinose). Hemicellulose may also contain glucan, which is a general term for b-linked six-carbon sugars (such as the b- (1,3) (1,4) glucans and heteroglycans mentioned above), and additionally glucomannans (in that both glucose and mannose are present in the linear main chain, linked together by links b).

Las xilanasas, junto con otras enzimas añadidas, por ejemplo a-L-arabinofuranosidasas, feruloil y acetilxilan esterasas, glucuronidasas y b-xilosidasas), catalizan la hidrólisis de hemicelulosas.Xylanases, together with other added enzymes, for example α-L-arabinofuranosidases, feruloyl and acetylxylan esterases, glucuronidases and β-xylosidases), catalyze the hydrolysis of hemicelluloses.

Las sustancias pécticas incluyen pectinas, arabinanos, galactanos y arabinogalactanos. Las pectinas son los polisacáridos más complejos en la pared celular de la planta. Se acumulan alrededor de una cadena central de unidades de ácido D-galacturónico unidas a(1,4) entremezcladas en algún grado con L-ramnosa. En cualquier pared celular, hay un número de unidades estructurales que se ajustan a esta descripción, y generalmente se ha considerado que, en una única molécula péctica, las cadenas centrales de diferentes unidades estructurales son continuas entre sí. Pectic substances include pectins, arabinans, galactans, and arabinogalactans. Pectins are the most complex polysaccharides in the plant cell wall. They accumulate around a central chain of D-galacturonic acid units attached to (1,4) intermingled to some degree with L-rhamnose. In any cell wall, there are a number of structural units that fit this description, and it has generally been considered that, in a single pectic molecule, the central chains of different structural units are continuous with each other.

Los principales tipos de unidad estructural son: galacturonano (homogalacturonano), que puede estar sustituido con metanol en el grupo carboxilo y acetato en O-2 y O-3; ramnogalacturonano I (RGI), en el que las unidades de ácido galacturónico se alternan con unidades de ramnosa que portan cadenas laterales de galactano unido (1,4) y arabinano unido (1,5). Las cadenas laterales de arabinano pueden fijarse directa o indirectamente a ramnosa a través de las cadenas de galactano; xilogalacturonano, con unidades de xilosilo individuales en O-3 del ácido galacturónico (muy relacionado con RGI); y ramnogalacturonano II (RGII), una unidad minoritaria particularmente compleja que contiene azúcares poco habituales, por ejemplo apiosa. Una unidad de RGII puede contener dos restos apiosilo que, en las condiciones iónicas adecuadas, pueden formar reversiblemente ésteres con borato.The main types of structural unit are: galacturonan (homogalacturonan), which may be substituted with methanol in the carboxyl group and acetate in O-2 and O-3; rhamnogalacturonan I (RGI), in which the galacturonic acid units alternate with rhamnose units carrying side chains of bound galactane (1,4) and bound arabinan (1,5). The arabinan side chains can be attached directly or indirectly to rhamnose through the galactane chains; xylogalacturonan, with individual xylosyl units in galacturonic acid O-3 (closely related to RGI); and rhamnogalacturonan II (RGII), a particularly complex minority unit containing unusual sugars, for example apiosa. A RGII unit may contain two apiosyl residues which, under suitable ionic conditions, can reversibly form borate esters.

Una composición para uso en un método de la invención comprende al menos dos celulasas diferentes, siendo una de las cuales una GH61, y, preferiblemente, al menos una hemicelulasa. Una composición para uso en la invención puede no comprender xilanasas. Además, una composición de la invención puede comprender actividad enzimática auxiliar, es decir, actividad adicional que, ya sea directa o indirectamente, conduce a la degradación de la lignocelulosa. Los ejemplos de tales actividades auxiliares se mencionan aquí.A composition for use in a method of the invention comprises at least two different cellulases, one of which is GH61, and preferably at least one hemicellulase. A composition for use in the invention may not comprise xylanases. Furthermore, a composition of the invention may comprise auxiliary enzymatic activity, that is, additional activity that, either directly or indirectly, leads to degradation of lignocellulose. Examples of such ancillary activities are mentioned here.

De esta manera, una composición para uso en la invención comprende GH61, y puede comprender actividad de endoglucanasa y/o actividad de celobiohidrolasa y/o actividad de b-glucosidasa. Por ejemplo, una composición para uso en la invención puede comprender, adicionalmente, dos actividades de endoglucanasa, por ejemplo actividad de endo-1,3(1,4)-b glucanasa y actividad de endo-b-1,4-glucanasa. Tal composición puede comprender también una o más actividades de xilanasa. Tal composición puede comprender una actividad enzimática auxiliar. Thus, a composition for use in the invention comprises GH61, and can comprise endoglucanase activity and / or cellobiohydrolase activity and / or b-glucosidase activity. For example, a composition for use in the invention may additionally comprise two endoglucanase activities, for example endo-1,3 (1,4) -b glucanase activity and endo-b-1,4-glucanase activity. Such a composition may also comprise one or more xylanase activities. Such a composition may comprise an auxiliary enzyme activity.

Una composición para uso en la invención, como se define en las reivindicaciones, puede derivarse de Rasamsonia emersonii. En la invención, se anticipa que un conjunto central de actividades enzimáticas (degradantes de lignocelulosa) puede derivarse de Rasamsonia emersonii. Rasamsonia emersonii puede proporcionar un conjunto muy eficaz de actividades como se demuestra aquí para la hidrólisis de biomasa lignocelulósica. Esta actividad puede complementarse entonces con actividades enzimáticas adicionales de otras fuentes. Tales actividades adicionales pueden derivarse de fuentes clásicas y/o producirse por un organismo modificado genéticamente.A composition for use in the invention, as defined in the claims, can be derived from Rasamsonia emersonii. In the invention, it is anticipated that a core set of enzymatic activities (lignocellulose degradants ) may be derived from Rasamsonia emersonii. Rasamsonia emersonii can provide a very effective set of activities as demonstrated here for the hydrolysis of lignocellulosic biomass. This activity can then be supplemented by additional enzyme activities from other sources. Such additional activities can be derived from classical sources and / or produced by a genetically modified organism.

Las actividades en una composición para uso en la invención pueden ser termoestables. Aquí, esto significa que la actividad tiene un óptimo de temperatura de aproximadamente 602C o mayor, por ejemplo aproximadamente 70°C o mayor, tal como aproximadamente 75°C o mayor, por ejemplo aproximadamente 80°C o mayor, tal como 85°C o mayor. Las actividades en una composición para uso en la invención típicamente no tendrán los mismos óptimos de temperatura, sino que preferiblemente no obstante serán termoestables.The activities in a composition for use in the invention can be thermostable. Here, this means that the activity has a temperature optimum of about 602C or higher, for example about 70 ° C or higher, such as about 75 ° C or higher, for example about 80 ° C or higher, such as 85 ° C or older. Activities in a composition for use in the invention typically will not have the same temperature optima, but preferably will nonetheless be thermoset.

Además, las actividades enzimáticas en una composición para uso en la invención pueden ser capaces de trabajar a pH bajo. Para los fines de esta invención, pH bajo indica un pH de aproximadamente 5,5 o menor, aproximadamente 5 o menor, aproximadamente 4,9 o menor, aproximadamente 4,8 o menor, aproximadamente 4,7 o menor, aproximadamente 4,6 o menor, aproximadamente 4,5 o menor, aproximadamente 4,4 o menor, aproximadamente 4,3 o menor, aproximadamente 4,2 o menor, aproximadamente 4,1 o menor, aproximadamente 4,0 o menor, aproximadamente 3,9 o menor, o aproximadamente 3,8 o menor, aproximadamente 3,7 o menor, aproximadamente 3,6 o menor, o aproximadamente 3,5 o menor.Furthermore, the enzymatic activities in a composition for use in the invention may be able to work at low pH. For the purposes of this invention, low pH indicates a pH of about 5.5 or less, about 5 or less, about 4.9 or less, about 4.8 or less, about 4.7 or less, about 4.6 or less, about 4.5 or less, about 4.4 or less, about 4.3 or less, about 4.2 or less, about 4.1 or less, about 4.0 or less, about 3.9 or lesser, or about 3.8 or less, about 3.7 or less, about 3.6 or less, or about 3.5 or less.

Las actividades en una composición para uso en la invención pueden definirse por una combinación de cualquiera de los valores anteriores de óptimos de temperatura y pH.The activities in a composition for use in the invention can be defined by a combination of any of the above pH and temperature optimum values.

La composición usada en un método de la invención puede comprender, además de las actividades derivadas de Rasamsonia, una celulasa (por ejemplo, una derivada de una fuente distinta de Rasamsonia) y/o una hemicelulasa (por ejemplo, una derivada de una fuente distinta de Rasamsonia) y/o una pectinasa.The composition used in a method of the invention may comprise, in addition to activities derived from Rasamsonia , a cellulase (eg, a derivative from a source other than Rasamsonia ) and / or a hemicellulase (eg, a derivative from a different source). Rasamsonia ) and / or a pectinase.

Una composición para uso en la invención comprende al menos dos celulasas; puede comprender una, dos, tres, cuatro clases o más de celulasa, por ejemplo una, dos, tres o cuatro o todas de una GH61, una endoglucanasa (EG), una o dos exo-celobiohidrolasa (CBH) y una p-glucosidasa (BG). Una composición para uso en la invención puede comprender dos o más de cualquiera de estas clases de celulasa.A composition for use in the invention comprises at least two cellulases; it can comprise one, two, three, four or more classes of cellulase, for example one, two, three or four or all of a GH61, an endoglucanase (EG), one or two exo-cellobiohydrolase (CBH) and a p-glucosidase (BG). A composition for use in the invention may comprise two or more of any of these classes of cellulase.

Una composición para uso en la invención puede comprender una actividad que tiene un tipo diferente de actividad de celulasa y/o actividad de hemicelulasa y/o actividad de pectinasa que la proporcionada por la composición para uso en un método de la invención. Por ejemplo, una composición para uso en la invención puede comprender un tipo de actividad de celulasa y/o de hemicelulasa y/o actividad de pectinasa proporcionada por una composición como se describe aquí, y un segundo tipo de actividad de celulasa y/o de hemicelulasa y/o actividad de pectinasa proporcionada por una celulasa/hemicelulasa/pectinasa adicional.A composition for use in the invention may comprise an activity having a different type of cellulase activity and / or hemicellulase activity and / or pectinase activity than that provided by the composition for use in a method of the invention. For example, a composition for use in the invention may comprise one type of cellulase and / or hemicellulase activity and / or pectinase activity provided by a composition as described herein, and a second type of cellulase and / or hemicellulase and / or pectinase activity provided by an additional cellulase / hemicellulase / pectinase.

Aquí, una celulasa es cualquier polipéptido que es capaz de degradar o modificar la celulosa. Un polipéptido que es capaz de degradar la celulosa es aquel que es capaz de catalizar el procedimiento de degradar la celulosa en unidades más pequeñas ya sea parcialmente, por ejemplo en celodextrinas, o completamente en monómeros de glucosa. Una celulasa para uso en la invención puede dar lugar a una población mixta de celodextrinas y monómeros de glucosa cuando se pone en contacto con la celulasa. Tal degradación típicamente tendrá lugar mediante una reacción de hidrólisis.Here, a cellulase is any polypeptide that is capable of degrading or modifying cellulose. A polypeptide that is capable of degrading cellulose is one that is capable of catalyzing the process of degrading cellulose in smaller units either partially, for example cellodextrins, or entirely in glucose monomers. A cellulase for use in the invention can give rise to a mixed population of cellodextrins and glucose monomers when contacted with the cellulase. Such degradation will typically take place through a hydrolysis reaction.

Las proteínas GH61 (familia 61 de glucósido hidrolasas, o en ocasiones denominada EGIV) son polisacárido monooxigenasas (PMO) dependientes de oxígeno de acuerdo con la bibliografía más reciente. A menudo, en la bibliografía se menciona que estas proteínas potencian la acción de las celulasas sobre los sustratos de lignocelulosa. GH61 originalmente se clasificó como una endoglucanasa basándose en la medida de una actividad de endo-1,4-p-d-glucanasa muy débil en un miembro de la familia. El término “GH61 ”, como se usa aquí, debe entenderse como una familia de enzimas que comparten porciones de secuencia conservada y pliegues comunes para poder clasificarlas en la familia 61 del sistema de clasificación bien establecido CAZY GH (http://www.cazy.org/GH61 .html). La familia 61 de glucósido hidrolasas es un miembro de la familia de las glucósido hidrolasas EC 3.2.1. GH61 se usa aquí como parte de las celulasas.GH61 proteins (family 61 of glucoside hydrolases, or sometimes called EGIV) are oxygen-dependent polysaccharide monooxygenases (PMO) according to the most recent literature. These proteins are often mentioned in the literature as enhancing the action of cellulases on lignocellulose substrates. GH61 was originally classified as an endoglucanase based on the measurement of very weak endo-1,4-p-d-glucanase activity in a family member. The term "GH61", as used herein, should be understood as a family of enzymes that share conserved sequence portions and common folds in order to classify them into family 61 of the well established CAZY GH classification system (http: //www.cazy .org / GH61 .html). The 61 family of glycoside hydrolases is a member of the EC 3.2.1 family of glycoside hydrolases. GH61 is used here as part of cellulases.

Aquí, una hemicelulasa es cualquier polipéptido que es capaz de degradar o modificar hemicelulosa. Es decir, una hemicelulasa puede ser capaz de degradar o modificar uno o más de xilano, glucuronoxilano, arabinoxilano, glucomanano y xiloglucano. Un polipéptido que es capaz de degradar una hemicelulosa es aquel que es capaz de catalizar el procedimiento de ruptura de la hemicelulosa en polisacáridos más pequeños, ya sea parcialmente, por ejemplo en oligosacáridos, o completamente, en monómeros de azúcar, por ejemplo monómeros de azúcar hexosa o pentosa. Una hemicelulasa para uso en la invención puede dar lugar a una población mixta de oligosacáridos y monómeros de azúcar cuando se pone en contacto con la hemicelulasa. Tal degradación tendrá lugar típicamente mediante una reacción de hidrólisis.Here, a hemicellulase is any polypeptide that is capable of degrading or modifying hemicellulose. That is, a hemicellulase may be capable of degrading or modifying one or more of xylan, glucuronoxylan, arabinoxylan, glucomannan, and xyloglucan. A polypeptide that is capable of degrading a hemicellulose is one that is capable of catalyzing the breakdown process of hemicellulose into smaller polysaccharides, either partially, for example in oligosaccharides, or completely, in sugar monomers, for example sugar monomers hexose or pentose. A hemicellulase for use in the invention can give rise to a mixed population of oligosaccharides and sugar monomers when contacted with the hemicellulase. Such degradation will typically take place through a hydrolysis reaction.

Aquí, una pectinasa es cualquier polipéptido que es capaz de degradar o modificar pectina. Un polipéptido que es capaz de degradar pectina es aquel que es capaz de catalizar el procedimiento de ruptura de pectina en unidades más pequeñas, ya sea parcialmente, por ejemplo en oligosacáridos, o completamente en monómeros de azúcar. Una pectinasa para uso en la invención puede dar lugar a una población mixta de oligosacáridos y monómeros de azúcar cuando se pone en contacto con la pectinasa. Tal degradación típicamente tendrá lugar mediante una reacción de hidrólisis.Here, a pectinase is any polypeptide that is capable of degrading or modifying pectin. A polypeptide that is capable of degrading pectin is one that is capable of catalyzing the pectin cleavage procedure in larger units. small, either partially, for example in oligosaccharides, or completely in sugar monomers. A pectinase for use in the invention can give rise to a mixed population of oligosaccharides and sugar monomers when contacted with the pectinase. Such degradation will typically take place through a hydrolysis reaction.

Por consiguiente, una composición para uso en la invención puede comprender cualquier celulasa, pero al menos una GH61, una celobiohidrolasa, una endo-p-1,4-glucanasa, una p-glucosidasa o una b(1,3)(1,4)-glucanasa.Accordingly, a composition for use in the invention may comprise any cellulase, but at least one GH61, one cellobiohydrolase, one endo-p-1,4-glucanase, one p-glucosidase or one b (1,3) (1, 4) -glucanase.

Aquí, una celobiohidrolasa (EC 3.2.1.91) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis de las uniones 1,4-p-D-glucosídicas en celulosa o celotetraosa, liberando celobiosa de los extremos de las cadenas. Esta enzima puede denominarse también celulasa 1,4-p-celobiosidasa, 1,4-p-celobiohidrolasa, 1,4-p-D-glucano celobiohidrolasa, avicelasa, exo-1,4-p-D-glucanasa, exocelobiohidrolasa o exoglucanasa.Here, a cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) is any polypeptide that is capable of catalyzing the hydrolysis of 1,4-p-D-glucosidic linkages into cellulose or celotetraose, releasing cellobiose from the ends of the chains. This enzyme can also be called cellulase 1,4-p-cellobiosidase, 1,4-p-cellobiohydrolase, 1,4-p-D-glucan cellobiohydrolase, avicelase, exo-1,4-p-D-glucanase, exocelobiohydrolase or exoglucanase.

Aquí, una endo-p-1,4-glucanasa (EC 3.2.1.4) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la endohidrólisis de las uniones 1,4-p-D-glucosídicas en la celulosa, p-D-glucanos de liquenina o cereal. Tal polipéptido también puede ser capaz de hidrolizar las uniones 1,4 en p-D-glucanos que contienen también uniones 1,3. Esta enzima puede denominarse celulasa, avicelasa, p-1,4-endoglucano hidrolasa, p-1,4-glucanasa, carboximetilcelulasa, celudextrinasa, endo-1,4-p-D-glucanasa, endo-1,4-p-D-glucanohidrolasa, endo-1,4-p-glucanasa o endoglucanasa.Here, an endo-p-1,4-glucanase (EC 3.2.1.4) is any polypeptide that is capable of catalyzing the endohydrolysis of 1,4-p-D-glucosidic linkages in cellulose, lichenine or cereal p-D-glucans. Such a polypeptide may also be capable of hydrolyzing 1,4-linkages into p-D-glucans that also contain 1,3-linkages. This enzyme can be called cellulase, avicelase, p-1,4-endoglucan hydrolase, p-1,4-glucanase, carboxymethyl cellulase, celludextrinase, endo-1,4-pD-glucanase, endo-1,4-pD-glucanohydrolase, endo -1,4-p-glucanase or endoglucanase.

Aquí, una p-glucosidasa (EC 3.2.1.21) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis de restos de p-D-glucosa no reductores terminales, con liberación de p-D-glucosa. Tal polipéptido puede tener una amplia especificidad por p-D-glucósidos, y también puede hidrolizar uno o más de los siguientes: un p-D-galactósido, un a-L-arabinósido, un p-D-xilósido o un p-D-fucósido. Esta enzima puede denominarse también amigdalasa, p-D-glucósido glucohidrolasa, celobiasa o gentobiasa.Here, a p-glucosidase (EC 3.2.1.21) is any polypeptide that is capable of catalyzing the hydrolysis of terminal non-reducing p-D-glucose residues, with release of p-D-glucose. Such a polypeptide can have broad specificity for p-D-glucosides, and can also hydrolyze one or more of the following: a p-D-galactoside, an a-L-arabinoside, a p-D-xyloside, or a p-D-fucoside. This enzyme can also be called amygdalase, p-D-glucoside glucohydrolase, cellobiase or gentobiase.

Aquí, una p-(1,3)(1,4)-glucanasa (EC 3.2.1.73) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis de las uniones 1,4-p-D-glucosídicas en los p-D-glucanos que contienen enlaces 1,3 y 1,4. Tal polipéptido puede actuar sobre los p-D-glucanos de liquenina y cereal, pero no sobre los p-D-glucanos que contienen solo enlaces 1,3- y 1,4. Esta enzima puede denominarse también liqueninasa, 1,3-1,4-p-D-glucano 4-glucanohidrolasa, p-glucanasa, endo-p-1,3-1,4-glucanasa, liquenasa o p-glucanasa de unión mixta. Una alternativa para este tipo de enzima es EC 3.2.1.6, que se describe como endo-1,3(4)-beta-glucanasa. Este tipo de enzima hidroliza uniones 1,3 o 1,4 en beta-D-glucanasa cuando el resto de glucosa cuyo grupo reductor está implicado en la unión a hidrolizar está sustituido él mismo en C-3. Los nombres alternativos incluyen endo-1,3-beta-glucanasa, laminarinasa, 1.3- (1,3;1,4)-beta-D-glucano 3 (4) glucanohidrolasa; los sustratos incluyen beta-D-glucanos de laminarina, liquenina y cereal.Here, a p- (1,3) (1,4) -glucanase (EC 3.2.1.73) is any polypeptide that is capable of catalyzing the hydrolysis of 1,4-pD-glycosidic linkages in pD-glucans containing links 1,3 and 1,4. Such a polypeptide can act on the lichenine and cereal p-D-glucans, but not on the p-D-glucans that contain only 1,3- and 1,4 linkages. This enzyme may also be referred to as licheninase, 1,3-1,4-p-D-glucan 4-glucanohydrolase, p-glucanase, endo-p-1,3-1,4-glucanase, lichenase, or mixed-binding p-glucanase. An alternative for this type of enzyme is EC 3.2.1.6, which is described as endo-1,3 (4) -beta-glucanase. This type of enzyme hydrolyzes 1,3 or 1,4 linkages into beta-D-glucanase when the glucose moiety whose reducing group is involved in the link to be hydrolyzed is itself substituted at C-3. Alternative names include endo-1,3-beta-glucanase, laminarinase, 1.3- (1,3; 1,4) -beta-D-glucan 3 (4) glucanohydrolase; substrates include beta-D-glucans from laminarin, lichen and cereal.

Una composición para uso en la invención puede comprender cualquier hemicelulasa, por ejemplo una endoxilanasa, una p-xilosidasa, una a-L-arabionofuranosidasa, una a-D-glucuronidasa, una acetil xilano esterasa, una feruloil esterasa, una cumaroil esterasa, una a-galactosidasa, una p-galactosidasa, una p-mananasa o una p-manosidasa. A composition for use in the invention may comprise any hemicellulase, for example an endoxylanase, a p-xylosidase, an aL-arabionofuranosidase, aD-glucuronidase, an acetyl xylan esterase, a feruloyl esterase, a coumaroyl esterase, a-galactosidase, a p-galactosidase, a p-mannanase, or a p-mannosidase.

Aquí, una endoxilanasa (EC 3.2.1.8) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la endohidrólisis de las uniones 1.4- p-D-xilosídicas en xilanos. Esta enzima puede denominarse también endo-1,4-p-xilanasa o 1,4-p-D-xilano xilanohidrolasa. Una alternativa es EC 3.2.1.136, una glucuronoarabinoxilano endoxilanasa, una enzima que es capaz de hidrolizar las uniones 1,4 xilosídicas en los glucuronoarabinoxilanos.Here, an endoxylanase (EC 3.2.1.8) is any polypeptide that is capable of catalyzing the endohydrolysis of the 1,4-p-D-xylosidic linkages in xylan. This enzyme may also be called endo-1,4-p-xylanase or 1,4-p-D-xylan xylanhydrolase. An alternative is EC 3.2.1.136, a glucuronoarabinoxylan endoxylanase, an enzyme that is capable of hydrolyzing 1,4 xylosidic linkages in glucuronoarabinoxylan.

Aquí, una p-xilosidasa (EC 3.2.1.37) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis de 1,4-p-D-xilanos, para eliminar restos de D-xilosa sucesivos de los extremos no reductores. Tales enzimas pueden también hidrolizar la xilobiosa. Esta enzima puede denominarse también xilano 1,4-p-xilosidasa, 1,4-p-D-xilano xilohidrolasa, exo-1,4-p-xilosidasa o xilobiasa.Here, a p-xylosidase (EC 3.2.1.37) is any polypeptide that is capable of catalyzing the hydrolysis of 1,4-p-D-xylanes, to remove successive D-xylose residues from the non-reducing ends. Such enzymes can also hydrolyze xylobiose. This enzyme can also be called xylan 1,4-p-xylosidase, 1,4-p-D-xylan xylohydrolase, exo-1,4-p-xylosidase or xylobiase.

Aquí, una a-L-arabinofuranosidasa (EC 3.2.1.55) es cualquier polipéptido que es capaz de actuar sobre a-L-arabinofuranósidos, a-L-arabinanos que contienen uniones (1,2) y/o (1,3) y/o (1,5), arabinoxilanos y arabinogalactanos. Esta enzima puede denominarse también a-N-arabinofuranosidasa, arabinofuranosidasa o arabinosidasa.Here, an aL-arabinofuranosidase (EC 3.2.1.55) is any polypeptide that is capable of acting on aL-arabinofuranosides, aL-arabinan containing junctions (1,2) and / or (1,3) and / or (1, 5), arabinoxylans and arabinogalactans. This enzyme can also be called a-N-arabinofuranosidase, arabinofuranosidase or arabinosidase.

Aquí, una a-D-glucuronidasa (EC 3.2.1.139) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar una reacción de la siguiente forma: alfa-D-glucuronósido H(2)O = un alcohol D-glucuronato. Esta enzima puede denominarse también alfa-glucuronidasa o alfa-glucosiduronasa. Estas enzimas pueden también hidrolizar el ácido glucurónico 4-O-metilado que también puede estar presente como un sustituyente en xilanos. La alternativa es EC 3.2.1.131: xilano alfa-1,2-glucuronosidasa, que cataliza la hidrólisis de las uniones de alfa-1,2-(4-O-metil)glucuronosilo.Here, an α-D-glucuronidase (EC 3.2.1.139) is any polypeptide that is capable of catalyzing a reaction in the following way: alpha-D-glucuronoside H (2) O = a D-glucuronate alcohol. This enzyme can also be called alpha-glucuronidase or alpha-glucosiduronase. These enzymes can also hydrolyze 4-O-methylated glucuronic acid which may also be present as a substituent on xylans. The alternative is EC 3.2.1.131: alpha-1,2-glucuronosidase xylan, which catalyzes the hydrolysis of alpha-1,2- (4-O-methyl) glucuronosyl linkages.

Aquí, una acetil xilano esterasa (EC 3.1.1.72) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la desacetilación de xilanos y xilo-oligosacáridos. Tal polipéptido puede catalizar la hidrólisis de los grupos acetilo a partir de xilano polimérico, xilosa acetilada, glucosa acetilada, alfa-naftil acetato o p-nitrofenil acetato, pero, típicamente, no a partir de triacetilglicerol. Tal polipéptido típicamente no actúa sobre el manano acetilado o la pectina. Here, an acetyl xylan esterase (EC 3.1.1.72) is any polypeptide that is capable of catalyzing the deacetylation of xylan and xylo-oligosaccharides. Such a polypeptide can catalyze the hydrolysis of acetyl groups from polymeric xylan, acetylated xylose, acetylated glucose, alpha-naphthyl acetate or p-nitrophenyl acetate, but typically not from triacetylglycerol. Such a polypeptide typically does not act on acetylated mannan or pectin.

Aquí, una feruloil esterasa (EC 3.1.1.73) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar una reacción de la forma: feruloil-sacárido H2O = ferulato sacárido. El sacárido puede ser, por ejemplo, un oligosacárido o un polisacárido. Típicamente puede catalizar la hidrólisis del grupo 4-hidroxi-3-metoxicinamoílo (feruloílo) a partir de un azúcar esterificado, que normalmente es arabinosa en sustratos “naturales”. El acetato de p-nitrofenol y ferulato de metilo típicamente son sustratos más pobres. Esta enzima también puede denominarse cinamoil éster hidrolasa, esterasa de ácido ferúlico o hidroxicinamoil esterasa. Puede denominarse también enzima auxiliar de hemicelulasa, puesto que puede ayudar a las xilanasas y pectinasas a romper hemicelulosa y pectina de la pared celular vegetal.Here, a feruloyl esterase (EC 3.1.1.73) is any polypeptide that is capable of catalyzing a reaction of the form: feruloyl-saccharide H2O = ferulate saccharide. The saccharide can be, for example, an oligosaccharide or a polysaccharide. Typically it can catalyze the hydrolysis of the 4-hydroxy-3-methoxycinmoyl (feruloyl) group from an esterified sugar, which is typically arabinose on "natural" substrates. P-Nitrophenol acetate and methyl ferulate are typically poorer substrates. This enzyme may also be referred to as cinnamoyl ester hydrolase, ferulic acid esterase, or hydroxycinmoyl esterase. It can also be called a hemicellulase helper enzyme, since it can help xylanases and pectinases to break hemicellulose and pectin from the plant cell wall.

Aquí, una cumaroil esterasa (EC 3.1.1.73) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar una reacción de la forma: cumaroil-sacárido H2O = cumarato sacárido.Here, a coumaroyl esterase (EC 3.1.1.73) is any polypeptide that is capable of catalyzing a reaction of the form: coumaroyl saccharide H2O = cumarate saccharide.

El sacárido puede ser, por ejemplo, un oligosacárido o un polisacárido. Esta enzima puede denominarse también trans-4-cumaroil esterasa, trans-p-cumaroil esterasa, p-cumaroil esterasa o esterasa de ácido p-cumárico. Esta enzima también se incluye dentro de EC 3.1.1.73, por lo que también puede denominarse feruloil esterasa.The saccharide can be, for example, an oligosaccharide or a polysaccharide. This enzyme may also be referred to as trans-4-coumaroyl esterase, trans-p-coumaroyl esterase, p-coumaroyl esterase, or p-coumaric acid esterase. This enzyme is also included within EC 3.1.1.73, so it can also be called feruloyl esterase.

Aquí, una a-galactosidasa (EC 3.2.1.22) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis de restos de a-D-galactosa no reductores, terminales, en a-D-galactósidos, incluyendo oligosacáridos de galactosa, galactomananos, galactanos y arabinogalactanos. Tal polipéptido puede ser capaz también de hidrolizar a-D-fucósidos. Esta enzima puede denominarse también melibiasa.Here, an α-galactosidase (EC 3.2.1.22) is any polypeptide that is capable of catalyzing the hydrolysis of terminal, non-reducing α-D-galactose residues in α-D-galactosides, including galactose, galactomannans, galactanes, and arabinogalactans. Such a polypeptide may also be capable of hydrolyzing α-D-fucosides. This enzyme can also be called melibiasa.

Aquí, una p-galactosidasa (EC 3.2.1.23) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis de los restos de b-D-galactosa no reductores terminales en p-D-galactósidos. Tal polipéptido también puede ser capaz de hidrolizar a-L-arabinósidos. Esta enzima puede denominarse también exo-(1®4)-p-D-galactanasa o lactasa.Here, a p-galactosidase (EC 3.2.1.23) is any polypeptide that is capable of catalyzing the hydrolysis of terminal non-reducing b-D-galactose residues in p-D-galactosides. Such a polypeptide may also be capable of hydrolyzing α-L-arabinosides. This enzyme can also be called exo- (1®4) -p-D-galactanase or lactase.

Aquí, una p-mananasa (EC 3.2.1.78) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis aleatoria de las uniones 1,4-p-D-manosídicas en mananos, galactomananos y glucomananos. Esta enzima puede denominarse también manano endo-1,4-p-manosidasa o endo-1,4-mananasa.Here, a p-mannanase (EC 3.2.1.78) is any polypeptide that is capable of catalyzing the random hydrolysis of 1,4-p-D-mannosidic linkages in mannans, galactomannans, and glucomannans. This enzyme may also be referred to as mannan endo-1,4-p-mannosidase or endo-1,4-mannanase.

Aquí, una p-manosidasa (EC 3.2.1.25) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis de restos de p-D-manosa no reductores terminales en p-D-manósidos. Esta enzima puede denominarse también mananasa o manasa.Here, a p-mannosidase (EC 3.2.1.25) is any polypeptide that is capable of catalyzing the hydrolysis of terminal non-reducing p-D-mannose residues into p-D-mannosides. This enzyme can also be called mannanase or manase.

Una composición para uso en la invención puede comprender cualquier pectinasa, por ejemplo una endo poligalacturonasa, una pectina metil esterasa, una endo-galactanasa, una beta galactosidasa, una peptina acetil esterasa, una endo-pectina liasa, pectato liasa, alfa ramnosidasa, una exo-galacturonasa, una expoligalacturonato liasa, una ramnogalacturonano hidrolasa, una ramnogalacturonano liasa, una ramnogalacturonano acetil esterasa, una ramnogalacturonano galacturonohidrolasa, una xilogalacturonasa.A composition for use in the invention may comprise any pectinase, for example an endo polygalacturonase, a pectin methyl esterase, an endogalactanase, a beta galactosidase, a peptin acetyl esterase, an endopectin lyase, pectate lyase, alpha rhamnosidase, a exo-galacturonase, an expoligalacturonate lyase, a ramnogalacturonan hydrolase, a ramnogalacturonan lyase, a ramnogalacturonan acetyl esterase, a rhamnogalacturonan galacturonohydrolase, a xylogalacturonase.

Aquí, una endo-poligalacturonasa (EC 3.2.1.15) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis aleatoria de uniones 1,4-a-D-galactosidurónicas en pectato y otros galacturonanos. Esta enzima puede denominarse también poligalacturonasa, pectina despolimerasa, pectinasa, endopoligalacturonasa, pectolasa, pectina hidrolasa, pectina poligalacturonasa, poli-a-1,4-galacturónido glucanohidrolasa, endogalacturonasa; endo-D-galacturonasa o poli(1,4-a-D-galacturónido) glucanohidrolasa.Here, an endo-polygalacturonase (EC 3.2.1.15) is any polypeptide that is capable of catalyzing the random hydrolysis of 1,4-a-D-galactosiduronic bonds in pectate and other galacturonans. This enzyme may also be referred to as polygalacturonase, pectin depolymerase, pectinase, endopolygalacturonase, pectolase, pectin hydrolase, pectin polygalacturonase, poly-a-1,4-galacturonide glucanohydrolase, endogalacturonase; endo-D-galacturonase or poly (1,4-a-D-galacturonide) glucanohydrolase.

Aquí, una pectina metil esterasa (EC 3.1.1.11) es cualquier enzima que es capaz de catalizar la reacción: pectina n H2O = n metanol pectato. La enzima puede conocerse también como pectinesterasa, pectina desmetoxilasa, pectina metoxilasa, pectina metilesterasa, pectasa, pectinoesterasa o pectina pectilhidrolasa.Here, a pectin methyl esterase (EC 3.1.1.11) is any enzyme that is capable of catalyzing the reaction: pectin n H2O = n methanol pectate. The enzyme may also be known as pectinesterase, pectin demethoxylase, pectin methoxylase, pectin methyl esterase, pectase, pectin esterase, or pectin pectylhydrolase.

Aquí, una endo-galactanasa (EC 3.2.1.89) es cualquier enzima capaz de catalizar la endohidrólisis de las uniones 1,4-p-D-galactosídicas en arabinogalactanos. La enzima puede conocerse también como arabinogalactano endo-1,4-p-galactosidasa, endo-1,4-p-galactanasa, galactanasa, arabinogalactanasa o arabinogalactano 4-p-D-galactanohidrolasa.Here, an endo-galactanase (EC 3.2.1.89) is any enzyme capable of catalyzing the endohydrolysis of 1,4-p-D-galactosidic bonds in arabinogalactans. The enzyme may also be known as arabinogalactan endo-1,4-p-galactosidase, endo-1,4-p-galactanase, galactanase, arabinogalactanase or arabinogalactan 4-p-D-galactanohydrolase.

Aquí, una pectina acetil esterasa se define aquí como cualquier enzima que tenga una actividad de acetil esterasa que cataliza la desacetilación de los grupos acetilo en los grupos hidroxilo de los restos de GalUA de la pectina Here, a pectin acetyl esterase is defined herein as any enzyme having an acetyl esterase activity that catalyzes the deacetylation of acetyl groups on the hydroxyl groups of the GalUA residues of the pectin

Aquí, una endo-pectina liasa (EC 4.2.2.10) es cualquier enzima capaz de catalizar la escisión eliminativa de (1®4)-a-D-galacturonano metil éster para dar oligosacáridos con grupos 4-desoxi-6-O-metil-a-D-galact-4-enuronosílicos en sus extremos no reductores. La enzima puede conocerse también como pectina liasa, pectina frans-eliminasa; endo-pectina liasa, polimetilgalacturónico transeliminasa, pectina metiltranseliminasa, pectoliasa, PL, PNL o PMGL o (1®4)-6-O-metil-a-D-galacturonano liasa.Here, an endo-pectin lyase (EC 4.2.2.10) is any enzyme capable of catalyzing the eliminatory cleavage of (1®4) -aD-galacturonan methyl ester to give oligosaccharides with 4-deoxy-6-O-methyl-aD groups. -galact-4-enuronosil at its non-reducing ends. The enzyme may also be known as pectin lyase, pectin frans-eliminase; endo-pectin lyase, polymethylgalacturonic transeliminase, pectin methyltranseliminase, pectoliase, PL, PNL or PMGL or (1®4) -6-O-methyl-a-D-galacturonanase lyase.

Aquí, una pectato liasa (EC 4.2.2.2) es cualquier enzima capaz de catalizar la escisión eliminativa de (1®4)-a-D-galacturonano para dar oligosacáridos con grupos 4-desoxi-a-D-galact-4-enuronosílicos en sus extremos no reductores. La enzima puede conocerse también como poligalacturónico transeliminasa, transeliminasa de ácido péctico, poligalacturonato liasa, endopectina metiltranseliminasa, pectato transeliminasa, endogalacturonato transeliminasa, liasa de ácido péctico, liasa péctica, liasa de ácido a-1,4-D-endopoligalacturónico, PGA liasa, PPasa-N, liasa del ácido endo-a-1,4-poligalacturónico, liasa del ácido poligalacturónico, pectina frans-eliminasa, frans-eliminasa del ácido poligalacturónico o (1®4)-a-D-galacturonano liasa.Here, a pectate lyase (EC 4.2.2.2) is any enzyme capable of catalyzing the eliminatory cleavage of (1®4) -aD-galacturonan to give oligosaccharides with 4-deoxy-aD-galact-4-enuronosyl groups at their non-ends reducers. The enzyme may also be known as polygalacturonic transeliminase, pectic acid transeliminase, polygalacturonate lyase, endopectin methyltranseliminase, pectate transeliminase, endogalacturonate transeliminase, pectic acid lyase, pectose lyase, α-1,4-D-endogalagase acid lyase, PPase-N, endo-a-1,4-polygalacturonic acid lyase, polygalacturonic acid lyase, pectin frans-eliminase, polygalacturonic acid frans-eliminase or (1®4) -aD-galacturonnan lyase.

Aquí, una alfa-ramnosidasa (EC 3.2.1.40) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la hidrólisis de restos de a-L-ramnosa no reductores terminales en a-L-ramnósidos o, como alternativa, en ramnogalacturonanos. Esta enzima puede conocerse también como a-L-ramnosidasa T, a-L-ramnosidasa N o a-L-ramnósido ramnohidrolasa.Here, an alpha-rhamnosidase (EC 3.2.1.40) is any polypeptide that is capable of catalyzing the hydrolysis of terminal non-reducing a-L-rhamnose residues in a-L-rhamnosides or, alternatively, in rhamnogalacturonans. This enzyme may also be known as α-L-ramnosidase T, α-L-ramnosidase N or α-L-rhamnoside ramnohydrolase.

Aquí, la exo-galacturonasa (EC 3.2.1.82) es cualquier polipéptido capaz de hidrolizar ácido péctico a partir del extremo no reductor, liberando digalacturonato. La enzima puede conocerse también como exo-poli-a-galacturonosidasa, exopoligalacturonosidasa o exopoligalacturanosidasa.Here, exo-galacturonase (EC 3.2.1.82) is any polypeptide capable of hydrolyzing pectic acid from the non-reducing end, releasing digalacturonate. The enzyme can also be known as exo-poly-a-galacturonosidase, exopoligalacturonosidase or exopoligalacturanosidase.

Aquí, la exo-galacturonasa (EC 3.2.1.67) es cualquier polipéptido capaz de catalizar: (1,4-a-D-galacturónido)n + H2O = (1,4-a-D-galacturónido)n-1 + D-galacturonato. La enzima puede conocerse también como galacturano 1.4- a-galacturonidasa, exopoligalacturonasa, poli(galacturonato) hidrolasa, exo-D-galacturonasa, exo-D-galacturonanasa, exopoli-D-galacturonasa o poli(1,4-a-D-galacturónido) galacturonohidrolasa.Here, exo-galacturonase (EC 3.2.1.67) is any polypeptide capable of catalyzing: (1,4-aD-galacturonide) n + H 2 O = (1,4-aD-galacturonide) n-1 + D-galacturonate . The enzyme may also be known as galactane 1.4-a-galacturonidase, exopoligalacturonase, poly (galacturonate) hydrolase, exo-D-galacturonase, exo-D-galacturonanase, exopoli-D-galacturonase, or poly (1,4-aD-galacturonide) galacturonohydrolase .

Aquí, la exopoligalacturonato liasa (EC 4.2.2.9) es cualquier polipéptido capaz de catalizar la escisión eliminativa de 4-(4-desoxi-a-D-galact-4-enuronosil)-D-galacturonato del extremo reductor de pectato, es decir, pectina desesterificada. Esta enzima puede conocerse como pectato disacárido-liasa, pectato exo-liasa, transeliminasa de ácido exopéctico, exopectato liasa, frans-eliminasa del ácido exopoligalacturónico, PATE, exo-PATE, exo-PGL o disacárido-liasa del extremo reductor de (1 ®4)-a-D-galacturonano.Here, the exopoligalacturonate lyase (EC 4.2.2.9) is any polypeptide capable of catalyzing the knockout cleavage of 4- (4-deoxy-aD-galact-4-enuronosyl) -D-galacturonate from the reducing end of pectate, i.e., pectin deesterified. This enzyme can be known as pectate disaccharide-lyase, pectate exo-lyase, exopectic acid transeliminase, exopectate lyase, exopolygalacturonic acid frans-eliminase, PATE, exo-PATE, exo-PGL or reducing end-disaccharide lyase (1 ® 4) -aD-galacturonan.

Aquí, la ramnogalacturonano hidrolasa es cualquier polipéptido que es capaz de hidrolizar la unión entre ácido galactosilurónico y ramnopiranosilo de una manera endo en estructuras de ramnogalacturonano estrictamente alternas, que consiste en disacárido [ácido (1,2-alfa-L-ramnoil-(1,4)-alfa-galactosilurónico].Here, rhamnogalacturonan hydrolase is any polypeptide that is capable of hydrolyzing the junction between galactosyluronic acid and rhamnopyranosyl in an endo manner in strictly alternate ramnogalacturonan structures, consisting of disaccharide [acid (1,2-alpha-L-ramnoyl- (1 , 4) -alpha-galactosyluronic].

Aquí, ramnogalacturonano liasa es cualquier polipéptido que es cualquier polipéptido que es capaz de escindir las uniones a-L-Rhap-(1 ®4)-a-D-GalpA de una manera endo en ramnogalacturonano por beta-eliminación.Here, ramnogalacturonan lyase is any polypeptide that is any polypeptide that is capable of cleaving the α-L-Rhap- (1®4) -a-D-GalpA junctions in an endo-ramnogalacturonan manner by beta-deletion.

Aquí, la ramnogalacturonano acetil esterasa es cualquier polipéptido que cataliza la desacetilación de la cadena principal de restos alternos de ramnosa y ácido galacturónico en ramnogalacturonano.Here, ramnogalacturonan acetyl esterase is any polypeptide that catalyzes the deacetylation of the main chain of alternate residues of rhamnose and galacturonic acid in ramnogalacturonan.

Aquí, la ramnogalacturonano galacturonohidrolasa es cualquier polipéptido que es capaz de hidrolizar el ácido galacturónico del extremo no reductor de estructuras de ramnogalacturonano estrictamente alternas de una manera exo.Here, ramnogalacturonan galacturonohydrolase is any polypeptide that is capable of hydrolyzing galacturonic acid from the non-reducing end of strictly alternate ramnogalacturonan structures in an exo manner.

Aquí, la xilogalacturonasa es cualquier polipéptido que actúa sobre xilogalacturonano por escisión de la cadena principal del ácido galacturónico sustituido con p-xilosa de una manera endo. Esta enzima también puede conocerse como xilogalacturonano hidrolasa.Here, xylogalacturonase is any polypeptide that acts on xylogalacturonan by cleavage of the p-xylose-substituted galacturonic acid backbone in an endo manner . This enzyme can also be known as xylogalacturonan hydrolase.

Aquí, una a-L-arabinofuranosidasa (EC 3.2.1.55) es cualquier polipéptido que es capaz de actuar sobre a-L-arabinofuranósidos, a-L-arabinanos que contienen uniones (1,2) y/o (1,3) y/o (1,5), arabinoxilanos y arabinogalactanos. Esta enzima puede denominarse también a-N-arabinofuranosidasa, arabinofuranosidasa o arabinosidasa.Here, an aL-arabinofuranosidase (EC 3.2.1.55) is any polypeptide that is capable of acting on aL-arabinofuranosides, aL-arabinan containing junctions (1,2) and / or (1,3) and / or (1, 5), arabinoxylans and arabinogalactans. This enzyme can also be called a-N-arabinofuranosidase, arabinofuranosidase or arabinosidase.

Aquí, la endo-arabinanasa (EC 3.2.1.99) es cualquier polipéptido que es capaz de catalizar la endohidrólisis de las uniones 1,5-a-arabinofuranosídicas en 1,5-arabinanos. La enzima puede conocerse también como endo-arabinasa, arabinano endo-1,5-a-L-arabinosidasa, endo-1,5-a-L-arabinanasa, endo-a-1,5-arabanasa; endo-arabanasa o 1.5- a-L-arabinano 1,5-a-L-arabinanohidrolasa.Here, endo-arabinanase (EC 3.2.1.99) is any polypeptide that is capable of catalyzing the endohydrolysis of 1,5-a-arabinofuranosidic junctions into 1,5-arabinan. The enzyme may also be known as endo-arabinase, arabinan endo-1,5-a-L-arabinosidase, endo-1,5-a-L-arabinanase, endo-a-1,5-arabanase; endo-arabanase or 1.5-a-L-arabinan 1,5-a-L-arabinanohydrolase.

Una composición para uso en la invención comprende al menos una celulasa y una GH61, y puede comprender al menos una hemicelulasa y/o al menos una pectinasa. Una composición para uso en la invención puede comprender una celobiohidrolasa, una endoglucanasa y/o una p-glucosidasa. Tal composición puede comprender también una o más hemicelulasas y/o una o más pectinasas.A composition for use in the invention comprises at least one cellulase and GH61, and can comprise at least one hemicellulase and / or at least one pectinase. A composition for use in the invention may comprise a cellobiohydrolase, an endoglucanase and / or a p-glucosidase. Such a composition may also comprise one or more hemicellulases and / or one or more pectinases.

Además, una o más (por ejemplo dos, tres, cuatro o todas) de una amilasa, una proteasa, una lipasa, una ligninasa, una hexosiltransferasa, una glucuronidasa o una expansina o una proteína inducida por celulosa o una proteína que integra celulosa o una proteína similar pueden estar presentes en una composición para uso en la invención (éstas se han denominado actividades auxiliares anteriormente).In addition, one or more (eg two, three, four or all) of an amylase, a protease, a lipase, a ligninase, a hexosyltransferase, a glucuronidase or an expansin or a cellulose-induced protein or a cellulose-integrating protein or a similar protein may be present in a composition for use in the invention (these have been referred to as auxiliary activities above).

Una “proteasa” incluye enzimas que hidrolizan enlaces peptídicos (peptidasas), así como enzimas que hidrolizan enlaces entre péptidos y otros restos tales como azúcares (glucopeptidasas). Muchas proteasas se caracterizan según EC 3.4, y son adecuadas para uso en la invención. Algunos tipos específicos de proteasas incluyen cisteína proteasas, que incluyen pepsina, papaína, y serina proteasas, que incluyen quimiotripsinas, carboxipeptidasas y metaloendopeptidasas. A "protease" includes enzymes that hydrolyze peptide bonds (peptidases), as well as enzymes that hydrolyze bonds between peptides and other residues such as sugars (glucopeptidases). Many proteases are characterized according to EC 3.4, and are suitable for use in the invention. Some specific types of proteases include cysteine proteases, which include pepsin, papain, and serine proteases, which include chymotrypsins, carboxypeptidases, and metalloendopeptidases.

Una “lipasa” incluye enzimas que hidrolizan lípidos, ácidos grasos, y acilglicéridos, incluyendo fosfoglicéridos, lipoproteínas, diacilgliceroles y similares. En plantas, los lípidos se usan como componentes estructurales para limitar la pérdida de agua y la infección por patógenos. Estos lípidos incluyen ceras derivadas de ácidos grasos, así como cutina y suberina.A "lipase" includes enzymes that hydrolyze lipids, fatty acids, and acylglycerides, including phosphoglycerides, lipoproteins, diacylglycerols, and the like. In plants, lipids are used as structural components to limit water loss and pathogen infection. These lipids include waxes derived from fatty acids, as well as cutin and suberin.

Una “ligninasa” incluye enzimas que pueden hidrolizar o romper la estructura de los polímeros de lignina. Las enzimas que pueden romper la lignina incluyen lignina peroxidasas, manganeso peroxidasas, lacasas y feruloil esterasas, y otras enzimas descritas en la técnica que se sabe que despolimerizan o rompen de otra manera los polímeros de lignina. También se incluyen enzimas capaces de hidrolizar los enlaces formados entre azúcares hemicelulósicos (en concreto arabinosa) y lignina. Las ligninasas incluyen, aunque sin limitación, el siguiente grupo de enzimas: lignina peroxidasas (EC 1.11.1.14), manganeso peroxidasas (EC 1.11.1.13), lacasas (EC 1.10.3.2) y feruloil esterasas (EC 3.1.1.73).A "ligninase" includes enzymes that can hydrolyze or break the structure of the lignin polymers. Lignin-disrupting enzymes include lignin peroxidases, manganese peroxidases, laccases, and feruloyl esterases, and other enzymes described in the art that are known to depolymerize or otherwise break lignin polymers. Also included are enzymes capable of hydrolyzing the bonds formed between hemicellulosic sugars (specifically arabinose) and lignin. Ligninases include, but are not limited to, the following group of enzymes: lignin peroxidases (EC 1.11.1.14), manganese peroxidases (EC 1.11.1.13), laccases (EC 1.10.3.2), and feruloyl esterases (EC 3.1.1.73).

Una “hexosiltransferasa” (2.4.1-) incluye enzimas que son capaces de catalizar una reacción de transferasa, pero que pueden catalizar también una reacción de hidrólisis, por ejemplo de celulosa y/o productos de degradación de celulosa. Un ejemplo de una hexosiltransferasa que puede usarse en la invención es una p-glucanosiltransferasa. Tal enzima puede ser capaz de catalizar la degradación de (1,3)(1,4)glucano y/o celulosa y/o un producto de degradación de celulosa.A "hexosyltransferase" (2.4.1-) includes enzymes that are capable of catalyzing a transferase reaction, but that can also catalyze a hydrolysis reaction, for example of cellulose and / or cellulose degradation products. An example of a hexosyltransferase that can be used in the invention is a p-glucanosyltransferase. Such an enzyme may be capable of catalyzing the degradation of (1,3) (1,4) glucan and / or cellulose and / or a cellulose degradation product.

Una “glucuronidasa” incluye enzimas que catalizan la hidrólisis de un glucoronósido, por ejemplo p-glucuronósido, para producir un alcohol. Se han caracterizado muchas glucuronidasas, y pueden ser adecuadas para uso en la invención. Por ejemplo p-glucuronidasa (EC 3.2.1.31), hialurono-glucuronidasa (EC 3.2.1.36), glucuronosil-disulfoglucosamina glucuronidasa (3.2.1.56), glicirricinato p-glucuronidasa (3.2.1.128) o a-D-glucuronidasa (EC 3.2.1.139).A "glucuronidase" includes enzymes that catalyze the hydrolysis of a glucuronoside, for example p-glucuronoside, to produce an alcohol. Many glucuronidases have been characterized, and may be suitable for use in the invention. For example p-glucuronidase (EC 3.2.1.31), hyalurono-glucuronidase (EC 3.2.1.36), glucuronosyl disulfoglucosamine glucuronidase (3.2.1.56), glycyrrhizinate p-glucuronidase (3.2.1.128) or aD-glucuronidase (EC 3.2.1.139 ).

Una composición para uso en la invención puede comprender una expansina o proteína similar a expansina, tal como swollenina (véase Salheimo et al., Eur. J. Biohem. 269, 4202-4211,2002) o una proteína similar a swollenina.A composition for use in the invention may comprise an expansin or expansin-like protein, such as swollenin (see Salheimo et al., Eur. J. Biohem. 269, 4202-4211,2002) or a swollenin-like protein.

Las expansinas están implicadas en la pérdida de la estructura de la pared celular durante el crecimiento celular vegetal. Las expansinas se han propuesto para alterar el enlace de hidrógeno entre la celulosa y otros polisacáridos de la pared celular sin tener actividad hidrolítica. De esta manera, se piensa que permiten el deslizamiento de las fibras de celulosa y el agrandamiento de la pared celular. La swollenina, una proteína similar a expansina, contiene un dominio de la familia del módulo de unión a carbohidrato N-terminal 1 (CBD) y un dominio similar a expansina C-terminal. Para los fines de esta invención, una proteína similar a expansina o proteína similar a swollenina puede comprender uno o ambos de tales dominios y/o puede alterar la estructura de las paredes celulares (tal como alterar la estructura de la celulosa), opcionalmente sin producir cantidades detectables de azúcares reductores.Expansins are involved in the loss of cell wall structure during plant cell growth. Expansins have been proposed to alter the hydrogen bond between cellulose and other cell wall polysaccharides without having hydrolytic activity. In this way, they are thought to allow the cellulose fibers to slip and the cell wall to enlarge. Swollenin, an expansin-like protein, contains an N-terminal 1 carbohydrate binding module (CBD) family domain and a C-terminal expansin-like domain. For the purposes of this invention, an expansin-like protein or swollenin-like protein can comprise one or both of such domains and / or can alter cell wall structure (such as altering cellulose structure), optionally without producing detectable amounts of reducing sugars.

Una composición para uso en la invención puede incluir una proteína inducida por celulosa, por ejemplo el producto polipeptídico del gen c ip l o cip2o genes similares (véase Foreman et al., J. Biol. Chem. 278(34), 31988-31997, 2003), una proteína integrante de celulosa/celulosoma, por ejemplo el producto polipeptídico del gen cipA o cipC, o una escafoldina o una proteína similar a escafoldina. Las escafoldinas y las proteínas integrantes de celulosa son subunidades integrantes multifuncionales que pueden organizar subunidades celulolíticas en un complejo multi-enzimático. Esto se consigue por interacción de dos clases complementarias de dominio, es decir, un dominio de cohesión en la escafoldina y un dominio de dockerina en cada unidad enzimática. La subunidad de escafoldina también lleva un módulo de unión a celulosa (CBM) que media la fijación del celulosoma a su sustrato. Una escafoldina o proteína integrante de celulosa, para los fines de esta invención, puede comprender uno o ambos de tales dominios. A composition for use in the invention may include a cellulose-induced protein, for example the polypeptide product of the c ip l or cip2 gene or similar genes (see Foreman et al., J. Biol. Chem. 278 (34), 31988- 31997, 2003), a cellulose / cellulosome integrating protein, for example the polypeptide product of the cipA or cipC gene, or a scallop or a scallopkin-like protein. Scallops and cellulose integrating proteins are multifunctional integrating subunits that can organize cellulolytic subunits into a multi-enzyme complex. This is achieved by interaction of two complementary classes of domain, that is, a cohesion domain in scallopkin and a dockerin domain in each enzyme unit. The scallop subunit also carries a cellulose binding module (CBM) that mediates the binding of the cellulosome to its substrate. A scallop or cellulose integrating protein, for the purposes of this invention, may comprise one or both of such domains.

Una composición para uso en un método de la invención puede estar compuesta de un miembro de cada una de las clases de enzimas mencionadas anteriormente, varios miembros de una clase de enzima, o cualquier combinación de estas clases de enzimas o proteínas auxiliares (es decir, las proteínas mencionadas en este documento que no tienen actividad enzimática per se, pero que no obstante ayudan en la degradación lignocelulósica), en tanto que caigan bajo las definiciones de las reivindicaciones.A composition for use in a method of the invention may be composed of one member of each of the aforementioned classes of enzymes, several members of one class of enzyme, or any combination of these classes of enzymes or helper proteins (i.e. the proteins mentioned in this document that do not have enzymatic activity per se, but that nevertheless help in lignocellulosic degradation), as long as they fall under the definitions of the claims.

Una composición para uso en un método de la invención, como se refine en las reivindicaciones, puede estar compuesta de enzimas de (1) proveedores comerciales; (2) genes clonados que expresan enzimas; (3) caldo complejo (tal como el resultante del crecimiento de una cepa microbiana en un medio, en el que las cepas segregan proteínas y enzimas al medio; (4) lisados celulares de cepas cultivadas como en (3); y/o (5) material vegetal que expresa enzimas. Pueden obtenerse diferentes enzimas en una composición de la invención a partir de diferentes fuentes.A composition for use in a method of the invention, as defined in the claims, may be composed of enzymes from (1) commercial suppliers; (2) cloned genes that express enzymes; (3) complex broth (such as that resulting from the growth of a microbial strain in a medium, in which the strains secrete proteins and enzymes into the medium; (4) cell lysates from cultivated strains as in (3); and / or ( 5) Plant Material Expressing Enzymes Different enzymes in a composition of the invention can be obtained from different sources.

Las enzimas pueden producirse ya sea exógenamente en microorganismos, levaduras, hongos, bacterias o plantas, después se aíslan y añaden, por ejemplo, a una materia prima lignocelulósica. Como alternativa, las enzimas se producen, pero no se aíslan, y el caldo de fermentación de masa celular en bruto, o material vegetal (tal como rastrojo de maíz o paja de trigo), y similares, pueden añadirse, por ejemplo, a la materia prima. Como alternativa, la masa celular en bruto o medio de producción de enzima o material vegetal puede tratarse para evitar el crecimiento microbiano adicional (por ejemplo, por calentamiento o adición de agentes antimicrobianos), después se puede añadir a, por ejemplo, una materia prima. Estas mezclas de enzima en bruto pueden incluir el organismo productor de la enzima. Como alternativa, la enzima puede producirse en una fermentación que usa una materia prima (pretratada) (tal como el rastrojo de maíz o paja de trigo) para proporcionar nutrición a un organismo que produce una enzima o enzimas. De esta manera, las plantas que producen las enzimas pueden servir por sí mismas como materia prima lignocelulósica, y pueden añadirse en la materia prima lignocelulósica.Enzymes can be produced either exogenously in microorganisms, yeasts, fungi, bacteria or plants, then they are isolated and added, for example, to a lignocellulosic raw material. Alternatively, enzymes are produced, but not isolated, and raw cell-mass fermentation broth, or plant material (such as corn stubble or wheat straw), and the like, may be added, for example, to the raw material. Alternatively, the crude cell mass or enzyme production medium or plant material can be treated to prevent further microbial growth (eg, by heating or adding antimicrobial agents), then can be added to, eg, a raw material . These crude enzyme mixtures can include the organism producing the enzyme. As an alternative, the enzyme can be produced in a fermentation using a raw material (pretreated) (such as corn stubble or wheat straw) to provide nutrition to an organism that produces an enzyme or enzymes. In this way, the plants that produce the enzymes can themselves serve as a lignocellulosic raw material, and can be added to the lignocellulosic raw material.

En los usos y métodos descritos aquí, los componentes de las composiciones descritas anteriormente pueden proporcionarse simultáneamente (es decir, como una única composición per se) o por separado o secuencialmente. In the uses and methods described herein, the components of the compositions described above can be provided simultaneously (i.e. as a single composition per se) or separately or sequentially.

Material lignocelulósicoLignocellulosic material

El material lignocelulósico aquí incluye material lignocelulósico y/o hemicelulósico. El material lignocelulósico adecuado para uso como materia prima en la invención incluye biomasa, por ejemplo biomasa virgen y/o biomasa no virgen tal como biomasa agrícola, materia orgánica comercial, restos de construcción y demolición, restos sólidos urbanos, papel residual y restos de jardín. Las formas habituales de biomasa incluyen árboles, arbustos y céspedes, trigo, paja de trigo, bagazo de caña de azúcar, pasto varilla, miscanto, maíz, rastrojo de maíz, cascarillas de maíz, mazorcas de maíz, tallos de cánola, tallos de semilla de soja, sorgo dulce, granos de maíz, incluyendo fibras de los granos, productos y subproductos de molienda de granos tales como maíz, trigo y cebada (incluyendo molienda en húmedo y molienda en seco) a menudo denominados “salvado o fibra”, así como restos sólidos urbanos, papel residual y restos de jardín. La biomasa puede ser también, aunque sin limitación, material herbáceo, restos agrícolas, restos forestales, restos sólidos urbanos, papel residual, y restos de pasta papelera y molienda de papel. La “biomasa agrícola” incluye ramas, arbustos, cañas, maíz y cascarillas de maíz, cultivos energéticos, arbolados, frutas, flores, granos, pastos, cultivos herbáceos, hojas, corteza, agujas, troncos, raíces, árboles jóvenes, cultivos madereros de rotación corta, arbustos, pasto varilla, árboles, hortalizas, mondaduras de frutas, vides, pasta de remolacha azucarera, afrechillo de trigo, cascarillas de avena, y maderas duras y blandas (sin incluir maderas con materiales perjudiciales). Además, la biomasa agrícola incluye materiales residuales orgánicos generados a partir de procedimientos agrícolas incluyendo actividades agrícolas y forestales, incluyendo específicamente restos de madera forestal. La biomasa agrícola puede ser cualquiera de los mencionados anteriormente de forma individual o cualquier combinación o mezcla de los mismos.The lignocellulosic material herein includes lignocellulosic and / or hemicellulosic material. Lignocellulosic material suitable for use as a raw material in the invention includes biomass, for example virgin biomass and / or non-virgin biomass such as agricultural biomass, commercial organic matter, construction and demolition debris, urban solid debris, waste paper and garden debris. . Common forms of biomass include trees, shrubs, and lawns, wheat, wheat straw, sugarcane bagasse, rod grass, miscanthus, corn, corn stubble, corn husks, corn cobs, canola stalks, seed stalks soybeans, sweet sorghum, corn kernels, including grain fibers, grain mill products and by-products such as corn, wheat, and barley (including wet milling and dry milling) often referred to as "bran or fiber," as well such as urban solid remains, waste paper and garden remains. Biomass can also be, but is not limited to, herbaceous material, agricultural remains, forest remains, urban solid remains, waste paper, and remains of pulp and paper milling. "Agricultural biomass" includes branches, shrubs, reeds, corn and husks of corn, energy crops, woodlands, fruits, flowers, grains, grasses, herbaceous crops, leaves, bark, needles, logs, roots, young trees, timber crops of short rotation, bushes, stick grass, trees, vegetables, fruit peel, vines, sugar beet paste, wheat bran, oat husks, and hard and soft woods (not including woods with harmful materials). In addition, agricultural biomass includes organic waste materials generated from agricultural procedures including agricultural and forestry activities, specifically including forest wood debris. Agricultural biomass can be any of the above mentioned individually or any combination or mixture thereof.

PretratamientoPretreatment

La materia prima puede pretratarse opcionalmente con calor, modificación mecánica y/o química, o cualquier combinación de tales métodos, para potenciar la accesibilidad del sustrato a la hidrólisis enzimática y/o para hidrolizar la hemicelulosa y/o solubilizar la hemicelulosa y/o la celulosa y/o lignina, de cualquier manera conocida en la técnica. En una realización, el pretratamiento se realiza tratando la lignocelulosa con explosión de vapor, tratamiento con agua caliente o tratamiento con ácido diluido o base diluida.The raw material may optionally be pretreated with heat, mechanical and / or chemical modification, or any combination of such methods, to enhance the accessibility of the substrate to enzymatic hydrolysis and / or to hydrolyze hemicellulose and / or solubilize hemicellulose and / or cellulose and / or lignin, in any manner known in the art. In one embodiment, pretreatment is performed by treating lignocellulose with a steam explosion, hot water treatment, or dilute acid or dilute base treatment.

Etapa de lavadoWashing stage

Opcionalmente, el procedimiento de acuerdo con la invención comprende una etapa de lavado. La etapa de lavado opcional puede usarse para retirar los compuestos solubles en agua que pueden actuar como inhibidores para la etapa de fermentación.Optionally, the process according to the invention comprises a washing step. The optional washing step can be used to remove the water soluble compounds that can act as inhibitors for the fermentation step.

La etapa de lavado puede realizarse de cualquier manera conocida.The washing step can be carried out in any known way.

Hidrólisis enzimáticaEnzymatic hydrolysis

La composición de enzima usada en el procedimiento de la invención puede hidrolizar de forma extremadamente eficaz el material lignocelulolítico, por ejemplo rastrojo de maíz o paja de trigo, que después puede convertirse adicionalmente en un producto útil, tal como etanol, biogás, butanol, ácido láctico, un plástico, un ácido orgánico, un disolvente, un complemento para pienso animal, un producto farmacéutico, una vitamina, un aminoácido, una enzima o una materia prima química. Adicionalmente, los productos intermedios a partir de un procedimiento después de la hidrólisis, por ejemplo ácido láctico como intermedio en la producción de biogás, pueden usarse como bloque constructor para otros materiales. La presente invención se ejemplifica con la producción de etanol, pero esto se hace como ejemplificación y no como limitación de los otros productos útiles mencionados que pueden producirse igualmente bien.The enzyme composition used in the process of the invention can extremely efficiently hydrolyze lignocellulolytic material, for example corn stubble or wheat straw, which can then further be converted into a useful product, such as ethanol, biogas, butanol, acid lactic, a plastic, an organic acid, a solvent, a supplement for animal feed, a pharmaceutical, a vitamin, an amino acid, an enzyme or a chemical raw material. Additionally, intermediates from a post-hydrolysis process, for example lactic acid as an intermediate in biogas production, can be used as a building block for other materials. The present invention is exemplified by the production of ethanol, but this is done as an exemplification and not as a limitation of the other mentioned useful products that can be produced equally well.

El procedimiento de acuerdo con la invención comprende una etapa de hidrólisis enzimática, como se define en las reivindicaciones. La hidrólisis enzimática incluye, aunque sin limitación, hidrólisis con el fin de licuar la materia prima, e hidrólisis con el fin de liberar el azúcar de la materia prima, o ambos. En esta etapa, el material lignocelulósico opcionalmente pretratado y opcionalmente lavado se pone en contacto con la composición de enzima de acuerdo con la invención. Dependiendo del material lignocelulósico y del pretratamiento, las diferentes condiciones de reacción, por ejemplo temperatura, dosificación de enzima, tiempo de reacción de hidrólisis y concentración de materia seca, pueden adaptarse por los expertos para conseguir la conversión deseada de lignocelulosa a azúcar. Se dan algunas indicaciones más adelante.The process according to the invention comprises an enzymatic hydrolysis step, as defined in the claims. Enzymatic hydrolysis includes, but is not limited to, hydrolysis for the purpose of liquefying the raw material, and hydrolysis for the purpose of releasing sugar from the raw material, or both. At this stage, the optionally pretreated and optionally washed lignocellulosic material is contacted with the enzyme composition according to the invention. Depending on the lignocellulosic material and the pretreatment, the different reaction conditions, for example temperature, enzyme dosage, hydrolysis reaction time, and dry matter concentration, can be tailored by experts to achieve the desired conversion of lignocellulose to sugar. Some indications are given below.

En una realización de la invención, la hidrólisis se realiza a una temperatura de 45°C o más, 50°C o más, 55°C o más, 602C o más, 65°C o más o 70°C o más. La alta temperatura durante la hidrólisis tiene muchas ventajas, que incluyen trabajar a la temperatura óptima de la composición de enzima, la reducción del riesgo de contaminación (bacteriana), viscosidad reducida, menor cantidad requerida de agua de enfriamiento, uso de agua de enfriamiento con una mayor temperatura, reutilización de las enzimas, y más.In one embodiment of the invention, hydrolysis is performed at a temperature of 45 ° C or higher, 50 ° C or higher, 55 ° C or higher, 602C or higher, 65 ° C or higher or 70 ° C or higher. High temperature during hydrolysis has many advantages, including working at the optimum temperature of the enzyme composition, reducing the risk of (bacterial) contamination, reduced viscosity, less required amount of cooling water, use of higher temperature cooling water, reuse of enzymes, and more.

En una realización adicional de la invención, la cantidad de composición de enzima añadida (denominada también aquí dosificación de enzima o carga de enzima) es baja. En una realización, la cantidad de enzima es 6 mg de proteína/g de materia seca en peso o menor, 5 mg de proteína/g de materia seca o menor, 4 mg de proteína/g de materia seca o menor, 3 mg de proteína/g de materia seca o menor, 2 mg de proteína/g de materia seca o menor o 1 mg de proteína/g de materia seca o menor (expresada como proteína en mg de proteína/g de materia seca). En una realización, la cantidad de enzima es 0,5 mg de enzima/g de peso de materia seca o menor, 0,4 mg de composición de enzima/g de peso de materia seca o menor, 0,3 mg de enzima/g de peso de materia seca o menor, 0,25 mg de enzima/g de peso de materia seca o menor, 0,20 mg de enzima/g de peso de materia seca o menor, 0,18 mg de enzima/g de peso de materia seca o menor, 0,15 mg de enzima/g de peso de materia seca o menor o 0,10 mg de enzima/g de peso de materia seca o menor (expresada como el total de enzimas de celulasa en mg de enzima/g de materia seca). Es posible una dosificación de enzima baja, puesto que debido a la actividad y estabilidad de las enzimas, es posible aumentar el tiempo de reacción de hidrólisis.In a further embodiment of the invention, the amount of enzyme composition added (also referred to herein as enzyme dosage or enzyme loading) is low. In one embodiment, the amount of enzyme is 6 mg protein / g dry matter by weight or less, 5 mg protein / g dry matter or less, 4 mg protein / g dry matter or less, 3 mg of protein / g of dry matter or less, 2 mg of protein / g of dry matter or less or 1 mg of protein / g of dry matter or less (expressed as protein in mg of protein / g of dry matter). In one embodiment, the amount of enzyme is 0.5 mg enzyme / g dry matter weight or less, 0.4 mg enzyme composition / g dry matter weight or less, 0.3 mg enzyme / g dry matter weight or less, 0.25 mg enzyme / g dry matter weight or less, 0.20 mg enzyme / g dry matter weight or less, 0.18 mg enzyme / g dry matter weight or less, 0.15 mg enzyme / g dry matter weight or less or 0.10 mg enzyme / g dry matter weight or less (expressed as the total cellulase enzymes in mg of enzyme / g of dry matter). Low enzyme dosage is possible, since due to the activity and stability of enzymes, it is possible to increase the hydrolysis reaction time.

En una realización adicional de la invención, el tiempo de reacción de hidrólisis es 5 horas o más, 10 horas o más, 20 horas o más, 40 horas o más, 50 horas o más, 60 horas o más, 70 horas o más, 80 horas o más, 90 horas o más, 100 horas o más, 120 horas o más, 130 horas o más. En otro aspecto, el tiempo de reacción de hidrólisis es 5 a 150 horas, 40 a 130 horas, 50 a 120 horas, 60 a 120 horas, 60 a 110 horas, 60 a 100 horas, 70 a 100 horas, 70 a 90 horas o 70 a 80 horas. Debido a la estabilidad de la composición de enzima, son posibles tiempos de reacción de hidrólisis más largos, con los correspondientes mayores rendimientos de azúcar.In a further embodiment of the invention, the hydrolysis reaction time is 5 hours or more, 10 hours or more, 20 hours or more, 40 hours or more, 50 hours or more, 60 hours or more, 70 hours or more, 80 hours or more, 90 hours or more, 100 hours or more, 120 hours or more, 130 hours or more. In another aspect, the hydrolysis reaction time is 5 to 150 hours, 40 to 130 hours, 50 to 120 hours, 60 to 120 hours, 60 to 110 hours, 60 to 100 hours, 70 to 100 hours, 70 to 90 hours or 70 to 80 hours. Due to the stability of the enzyme composition, longer hydrolysis reaction times are possible, with correspondingly higher sugar yields.

El pH durante la hidrólisis puede elegirlo un experto. En un aspecto adicional de la invención, el pH durante la hidrólisis puede ser 3,0 a 6,4. Las enzimas estables de la invención pueden tener un intervalo de pH amplio de hasta 2 unidades de pH, hasta 3 unidades de pH, hasta 5 unidades de pH. El pH óptimo puede estar dentro de los límites de pH 2,0 a 8,0, 3,0 a 8,0, 3,5 a 7,0, 3,5 a 6,0, 3,5 a 5,0, 3,5 a 4,5, 4,0 a 4,5, o es aproximadamente 4,2.The pH during hydrolysis can be chosen by an expert. In a further aspect of the invention, the pH during hydrolysis can be 3.0 to 6.4. The stable enzymes of the invention can have a wide pH range of up to 2 pH units, up to 3 pH units, up to 5 pH units. The optimal pH may be within the pH range 2.0 to 8.0, 3.0 to 8.0, 3.5 to 7.0, 3.5 to 6.0, 3.5 to 5.0 , 3.5 to 4.5, 4.0 to 4.5, or is approximately 4.2.

En una realización adicional de la invención, la etapa de hidrólisis se realiza hasta que se libera el 70% o más, el 80% o más, el 85% o más, el 90% o más, el 92% o más, el 95% o más del azúcar disponible en el material lignocelulosico. In a further embodiment of the invention, the hydrolysis step is carried out until 70% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 92% or more, 95 are released. % or more of the sugar available in the lignocellulosic material.

Significativamente, un procedimiento de la invención puede realizarse usando altos niveles de materia seca (del material lignocelulósico) en la reacción de hidrólisis. De esta manera, la invención puede realizarse con un contenido de materia seca de 10% en peso o mayor, aproximadamente 11 % en peso o mayor, aproximadamente 12% en peso o mayor, aproximadamente 13% en peso o mayor, aproximadamente 14% en peso o mayor, aproximadamente 15% en peso o mayor, aproximadamente 20% en peso o mayor, aproximadamente 25% en peso o mayor, aproximadamente 30% en peso o mayor, aproximadamente 35% en peso o mayor, o aproximadamente 40% en peso o mayor. En una realización adicional, el contenido de materia seca en la etapa de hidrólisis es 14% en peso, 15% en peso, 16% en peso, 17% en peso, 18% en peso, 19% en peso, 20% en peso, 21% en peso, 22% en peso, 23% en peso, 24% en peso, 25% en peso, 26% en peso, 27% en peso, 28% en peso, 29% en peso, 30% en peso, 31% en peso, 32% en peso, 33% en peso o más, o 14 a 33% en peso.Significantly, a process of the invention can be performed using high levels of dry matter (of the lignocellulosic material) in the hydrolysis reaction. In this way, the invention can be carried out with a dry matter content of 10% by weight or more, about 11% by weight or more, about 12% by weight or more, about 13% by weight or more, about 14% in weight or greater, approximately 15% by weight or greater, approximately 20% by weight or greater, approximately 25% by weight or greater, approximately 30% by weight or greater, approximately 35% by weight or greater, or approximately 40% by weight or older. In a further embodiment, the dry matter content in the hydrolysis step is 14% by weight, 15% by weight, 16% by weight, 17% by weight, 18% by weight, 19% by weight, 20% by weight , 21% by weight, 22% by weight, 23% by weight, 24% by weight, 25% by weight, 26% by weight, 27% by weight, 28% by weight, 29% by weight, 30% by weight 31% by weight, 32% by weight, 33% by weight or more, or 14 to 33% by weight.

FermentaciónFermentation

El procedimiento de acuerdo con la invención puede comprender una etapa de fermentación. En una realización, la invención incluye de este modo un procedimiento en el que se usa un microorganismo para la fermentación de una fuente de carbono que comprende un azúcar o azúcares, por ejemplo glucosa, L-arabinosa y/o xilosa. La fuente de carbono puede incluir cualquier oligo- o polímero de hidrato de carbono que comprenda unidades de L-arabinosa, xilosa o glucosa, tal como, por ejemplo, lignocelulosa, xilanos, celulosa, almidón, arabinano y similares. Para la liberación de las unidades de xilosa o glucosa de tales hidratos de carbono, pueden añadirse carbohidrasas apropiadas (tales como xilanasas, glucanasas, amilasas y similares) al medio de fermentación, o pueden producirse por la célula hospedante modificada. En el último caso, la célula hospedante modificada puede modificarse genéticamente para producir y segregar tales carbohidrasas. Una ventaja adicional de usar fuentes oligo- o poliméricas de glucosa es que posibilita mantener una baja o menor concentración de glucosa libre durante la fermentación, por ejemplo usando cantidades limitantes de velocidad de las carbohidrasas. Esto, a su vez, evitará la represión de los sistemas requeridos para el metabolismo y transporte de azúcares distintos de glucosa tales como xilosa. En un procedimiento preferido, la célula hospedante modificada fermenta tanto L-arabinosa (opcionalmente xilosa) como glucosa, preferiblemente simultáneamente, en cuyo caso se usa preferiblemente una célula hospedante modificada que es insensible a la represión de glucosa para evitar el crecimiento diáuxico. Además de una fuente de L-arabinosa, opcionalmente xilosa (y glucosa) como fuente de carbono, el medio de fermentación comprenderá adicionalmente el ingrediente apropiado requerido para el crecimiento de la célula hospedante modificada. Las composiciones de los medios de fermentación para el crecimiento de microorganismos tales como levaduras u hongos filamentosos se conocen bien en la técnica.The process according to the invention can comprise a fermentation step. In one embodiment, the invention thus includes a process in which a microorganism is used for fermentation of a carbon source comprising a sugar or sugars, for example glucose, L-arabinose and / or xylose. The carbon source can include any oligo- or carbohydrate polymer comprising L-arabinose, xylose or glucose units, such as, for example, lignocellulose, xylans, cellulose, starch, arabinan and the like. For the release of the xylose or glucose units of such carbohydrates, appropriate carbohydrases (such as xylanases, glucanases, amylases, and the like) can be added to the fermentation medium, or can be produced by the modified host cell. In the latter case, the modified host cell can be genetically modified to produce and secrete such carbohydrases. An additional advantage of using oligo- or polymeric sources of glucose is that it makes it possible to maintain a low or lower concentration of free glucose during fermentation, for example using speed limiting amounts of carbohydrases. This, in turn, will prevent the suppression of the systems required for the metabolism and transport of sugars other than glucose such as xylose. In a preferred procedure, the modified host cell ferments both L-arabinose (optionally xylose) and glucose, preferably simultaneously, in which case a modified host cell that is insensitive to glucose repression is preferably used to prevent diauxic growth. In addition to a source of L-arabinose, optionally xylose (and glucose) as the carbon source, the fermentation medium will further comprise the appropriate ingredient required for the growth of the modified host cell. Compositions of the fermentation media for the growth of microorganisms such as yeast or filamentous fungi are well known in the art.

El tiempo de fermentación puede ser más corto que en la fermentación convencional en las mismas condiciones, en la que parte de la hidrólisis enzimática aún tiene que tener lugar durante la fermentación. En una realización, el tiempo de fermentación es 100 horas o menos, 90 horas o menos, 80 horas o menos, 70 horas o menos o 60 horas o menos, para una composición de azúcar de 50 g/l de glucosa y otros azúcares correspondientes de la materia prima lignocelulósica (por ejemplo 50 g/l de xilosa, 35 g/l de L-arabinosa y 10 g/l de galactosa. Para composiciones de azúcar más diluidas, el tiempo de fermentación puede reducirse correspondientemente.The fermentation time may be shorter than in conventional fermentation under the same conditions, in which part of the enzymatic hydrolysis still has to take place during fermentation. In one embodiment, the fermentation time is 100 hours or less, 90 hours or less, 80 hours or less, 70 hours or less, or 60 hours or less, for a sugar composition of 50 g / l glucose and other corresponding sugars of the lignocellulosic raw material (for example 50 g / l xylose, 35 g / l L-arabinose and 10 g / l galactose. more diluted sugar, the fermentation time can be correspondingly reduced.

El procedimiento de fermentación puede ser un procedimiento de fermentación aerobio o anaerobio. Un procedimiento de fermentación anaerobio se define aquí como un procedimiento de fermentación realizado en ausencia de oxígeno o en el que no se consume sustancialmente oxígeno, preferiblemente se consume menos de 5, 2,5 o 1 mmol/l/h, más preferiblemente 0 mmol/l/h (es decir, el consumo de oxígeno no es detectable), y en el que las moléculas orgánicas sirven tanto como dadores de electrones y como aceptores de electrones. En ausencia de oxígeno, el NADH producido en la glucólisis y formación de biomasa, no puede oxidarse por fosforilación oxidativa. Para resolver este problema, muchos microorganismos usan piruvato o uno de sus derivados como un aceptor de electrones e hidrógeno, regenerando de esta manera el NAD+. De esta manera, en un procedimiento de fermentación anaerobio preferido, se usa piruvato como un aceptor de electrones (y de hidrógeno), y se reduce a productos de fermentación tales como etanol, ácido láctico, ácido 3-hidroxi-propiónico, ácido acrílico, ácido acético, ácido succínico, ácido cítrico, ácido málico, ácido fumárico, un aminoácido, 1,3-propano-diol, etileno, glicerol, butanol, antibióticos de p-lactama y una cefalosporina. En una realización preferida, el procedimiento de fermentación es anaerobio. Un procedimiento anaerobio es ventajoso puesto que es más barato que los procedimientos aerobios: se necesita un equipo menos especial. Adicionalmente, se espera que los procedimientos anaerobios den un mayor rendimiento de producto que los procedimientos aerobios. En condiciones aerobias, normalmente el rendimiento de biomasa es mayor que en condiciones anaerobias. En consecuencia, normalmente en condiciones aerobias, el rendimiento de producto esperado es menor que en condiciones anaerobias.The fermentation procedure can be an aerobic or anaerobic fermentation procedure. An anaerobic fermentation procedure is defined herein as a fermentation procedure performed in the absence of oxygen or in which oxygen is not substantially consumed, preferably less than 5, 2.5 or 1 mmol / l / h is consumed, more preferably 0 mmol / l / h (i.e. oxygen consumption is not detectable), and in which organic molecules serve both as electron donors and as electron acceptors. In the absence of oxygen, the NADH produced in glycolysis and biomass formation cannot be oxidized by oxidative phosphorylation. To solve this problem, many microorganisms use pyruvate or one of its derivatives as an electron and hydrogen acceptor, thus regenerating NAD +. Thus, in a preferred anaerobic fermentation process, pyruvate is used as an electron (and hydrogen) acceptor, and is reduced to fermentation products such as ethanol, lactic acid, 3-hydroxy-propionic acid, acrylic acid, acetic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, fumaric acid, an amino acid, 1,3-propane-diol, ethylene, glycerol, butanol, p-lactam antibiotics and a cephalosporin. In a preferred embodiment, the fermentation procedure is anaerobic. An anaerobic procedure is advantageous since it is cheaper than aerobic procedures: less special equipment is needed. Additionally, anaerobic procedures are expected to give higher product performance than aerobic procedures. Under aerobic conditions, the biomass yield is normally higher than under anaerobic conditions. Consequently, normally under aerobic conditions, the expected product yield is less than under anaerobic conditions.

En otra realización, el procedimiento de fermentación es en condiciones limitadas de oxígeno. Más preferiblemente, el procedimiento de fermentación es aerobio y en condiciones limitadas de oxígeno. Un procedimiento de fermentación limitado en oxígeno es un procedimiento en el que el consumo de oxígeno está limitado por la transferencia de oxígeno del gas al líquido. El grado de limitación de oxígeno está determinado por la cantidad y composición del flujo de gas entrante así como por las propiedades reales de mezcla/transferencia de masa del equipo de fermentación usado. Preferiblemente, en un procedimiento en condiciones limitadas de oxígeno, la velocidad de consumo de oxígeno es al menos 5,5, más preferiblemente al menos 6, y aún más preferiblemente al menos 7 mmol/l/h.In another embodiment, the fermentation procedure is under limited oxygen conditions. More preferably, the fermentation process is aerobic and under limited oxygen conditions. An oxygen limited fermentation procedure is a procedure in which oxygen consumption is limited by the transfer of oxygen from the gas to the liquid. The degree of oxygen limitation is determined by the amount and composition of the incoming gas flow as well as the actual mixing / mass transfer properties of the fermentation equipment used. Preferably, in a process under limited oxygen conditions, the rate of oxygen consumption is at least 5.5, more preferably at least 6, and even more preferably at least 7 mmol / l / h.

El procedimiento de fermentación preferiblemente se realiza a una temperatura que es óptima para la célula modificada. De esta manera, para la mayoría de levaduras o células fúngicas, el procedimiento de fermentación se realiza a una temperatura que es menor que 42°C, preferiblemente menor que 382C. Para levaduras o células hospedantes fúngicas filamentosas, el procedimiento de fermentación preferiblemente se realiza a una temperatura que es menor que 35, 33, 30 o 28°C, y a una temperatura que es mayor que 20, 22, o 25°C.The fermentation procedure is preferably performed at a temperature that is optimal for the modified cell. Thus, for most yeast or fungal cells, the fermentation procedure is performed at a temperature that is less than 42 ° C, preferably less than 382C. For yeast or filamentous fungal host cells, the fermentation procedure is preferably performed at a temperature that is less than 35, 33, 30, or 28 ° C, and at a temperature that is greater than 20, 22, or 25 ° C.

En una realización de la invención, la fermentación se realiza con un microorganismo que es capaz de fermentar al menos un azúcar de C5. En una realización, el procedimiento es un procedimiento para la producción de etanol, con lo que el procedimiento comprende la etapa de fermentar un medio que contiene un azúcar o azúcares con un microorganismo que es capaz de fermentar al menos un azúcar de C5, con lo que la célula hospedante es capaz de fermentar glucosa, L-arabinosa y xilosa a etanol. En una realización de la misma, el microorganismo que es capaz de fermentar al menos un azúcar de C5 es una levadura. En una realización, la levadura pertenece al género Saccharomyces, preferiblemente de la especie Saccharomyces cerevisiae, en la que se han realizado modificaciones genéticas. Un ejemplo de tal microorganismo y su preparación se describe con más detalle en el documento WO 2008/041840. En una realización, el procedimiento de fermentación para la producción de etanol es anaerobio. El término anaerobio ya se ha definido anteriormente aquí. En otra realización preferida, el procedimiento de fermentación para la producción de etanol es aerobio. En otra realización preferida, el procedimiento de fermentación para la producción de etanol es en condiciones limitadas de oxígeno, más preferiblemente condiciones aerobias y limitadas de oxígeno. Las condiciones limitadas de oxígeno ya se han definido anteriormente aquí.In one embodiment of the invention, fermentation is performed with a microorganism that is capable of fermenting at least one C5 sugar. In one embodiment, the process is a process for the production of ethanol, whereby the process comprises the step of fermenting a medium containing a sugar or sugars with a microorganism that is capable of fermenting at least one C5 sugar, thereby that the host cell is capable of fermenting glucose, L-arabinose and xylose to ethanol. In one embodiment thereof, the microorganism that is capable of fermenting at least one C5 sugar is a yeast. In one embodiment, the yeast belongs to the genus Saccharomyces, preferably of the species Saccharomyces cerevisiae, in which genetic modifications have been made. An example of such a microorganism and its preparation is described in more detail in WO 2008/041840. In one embodiment, the fermentation procedure for ethanol production is anaerobic. The term anaerobic has been previously defined here. In another preferred embodiment, the fermentation procedure for the production of ethanol is aerobic. In another preferred embodiment, the fermentation process for the production of ethanol is under limited oxygen conditions, more preferably aerobic and limited oxygen conditions. The limited oxygen conditions have already been defined here above.

En un procedimiento de este tipo, la productividad volumétrica de etanol preferiblemente es al menos 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 5,0 o 10,0 g de etanol por litro por hora. El rendimiento de etanol sobre L-arabinosa y opcionalmente xilosa y/o glucosa en el procedimiento preferiblemente es al menos 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 95 o 98%. El rendimiento de etanol se define aquí como un porcentaje del rendimiento máximo teórico, que, para glucosa y L-arabinosa y opcionalmente xilosa, es 0,51 g de etanol por g de glucosa o xilosa.In such a procedure, the volumetric productivity of ethanol is preferably at least 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 5.0 or 10.0 g of ethanol per liter per hour. The yield of ethanol over L-arabinose and optionally xylose and / or glucose in the process is preferably at least 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 95 or 98%. Ethanol yield is defined here as a percentage of the theoretical maximum yield, which, for glucose and L-arabinose and optionally xylose, is 0.51 g of ethanol per g of glucose or xylose.

En un aspecto, el procedimiento de fermentación que conduce a la producción de etanol tiene varias ventajas en comparación con los procedimientos de fermentación de etanol conocidos:In one aspect, the fermentation procedure leading to the production of ethanol has several advantages compared to known ethanol fermentation procedures:

- son posibles procedimientos anaerobios;- anaerobic procedures are possible;

- también son posibles condiciones limitadas de oxígeno;- limited oxygen conditions are also possible;

- pueden obtenerse mayores rendimientos de etanol y velocidades de producción de etanol;- higher ethanol yields and ethanol production rates can be obtained;

- la cepa usada puede ser capaz de usar L-arabinosa y opcionalmente xilosa. - the strain used may be able to use L-arabinose and optionally xylose.

Como alternativa a los procedimientos de fermentación descritos anteriormente, pueden usarse al menos dos células distintas, esto significa que este procedimiento es un procedimiento de co-fermentación. Todas las realizaciones preferidas de los procedimientos de fermentación como se han descrito anteriormente también son realizaciones preferidas de este procedimiento de co-fermentación: identidad del producto de fermentación, identidad de la fuente de L-arabinosa y la fuente de xilosa, condiciones de fermentación (condiciones aerobias o anaerobias, condiciones limitadas de oxígeno, temperatura a la que se está realizando el procedimiento, productividad de etanol, rendimiento de etanol).As an alternative to the fermentation procedures described above, at least two different cells can be used, this means that this procedure is a co-fermentation procedure. All preferred embodiments of the fermentation procedures as described above are also preferred embodiments of this co-fermentation procedure: identity of the fermentation product, identity of the source of L-arabinose and the source of xylose, fermentation conditions ( aerobic or anaerobic conditions, limited oxygen conditions, temperature at which the procedure is being performed, ethanol productivity, ethanol yield).

El procedimiento de fermentación puede realizarse sin ningún requisito para ajustar el pH durante el procedimiento. Es decir, el procedimiento es aquel que puede realizarse sin adición de ningún ácido o base. Sin embargo, esto excluye una etapa de pretratamiento, en la que puede añadirse ácido. El caso es que la composición para uso en la invención sea capaz de actuar a un pH bajo y, por lo tanto, no haya necesidad de ajustar el pH de ácido de una materia prima pretratada con ácido para que la sacarificación o hidrólisis pueda tener lugar. Por consiguiente, un método de la invención puede ser un método con cero desechos que usa solo productos orgánicos que no requieran un aporte químico inorgánico. Se debería observar que el procedimiento de fermentación es solamente parte de la invención en combinación con el presente procedimiento de hidrólisis, como se define en las reivindicaciones.The fermentation procedure can be performed without any requirement to adjust the pH during the procedure. That is, the procedure is one that can be carried out without the addition of any acid or base. However, this excludes a pretreatment step, in which acid can be added. The point is that the composition for use in the invention is capable of acting at a low pH and, therefore, there is no need to adjust the acid pH of a raw material pretreated with acid so that saccharification or hydrolysis can take place . Accordingly, a method of the invention may be a zero waste method using only organic products that do not require an inorganic chemical input. It should be noted that the fermentation process is only part of the invention in combination with the present hydrolysis process, as defined in the claims.

Tiempo de reacción globalOverall reaction time

De acuerdo con la invención, el tiempo de reacción global (o tiempo de reacción de la etapa de hidrólisis y la etapa de fermentación juntas) puede reducirse. En una realización, el tiempo de reacción global es 300 horas o menos, 200 horas o menos, 150 horas o menos, 140 horas o menos, 130 o menos, 120 horas o menos, 110 horas o menos, 100 horas o menos, 90 horas o menos, 80 horas o menos, 75 horas o menos, o aproximadamente 72 horas a un rendimiento de glucosa de 90%. Pueden alcanzarse tiempos globales correspondientemente menores a un rendimiento de glucosa más bajo.In accordance with the invention, the overall reaction time (or reaction time of the hydrolysis step and the fermentation step together) can be reduced. In one embodiment, the overall reaction time is 300 hours or less, 200 hours or less, 150 hours or less, 140 hours or less, 130 or less, 120 hours or less, 110 hours or less, 100 hours or less, 90 hours or less, 80 hours or less, 75 hours or less, or approximately 72 hours at a glucose yield of 90%. Correspondingly shorter overall times can be achieved at a lower glucose yield.

Productos de fermentaciónFermentation products

Los productos de fermentación que pueden producirse de acuerdo con el procedimiento de la invención incluyen aminoácidos, vitaminas, productos farmacéuticos, complementos para piensos de animales, productos químicos de especialidad, materias primas químicas, plásticos, disolventes, combustibles u otros polímeros orgánicos, ácido láctico y etanol, incluyendo etanol como combustible (entendiéndose que el término “etanol” incluye alcohol etílico o mezclas de alcohol etílico y agua).Fermentation products that can be produced according to the method of the invention include amino acids, vitamins, pharmaceuticals, animal feed supplements, specialty chemicals, chemical raw materials, plastics, solvents, fuels or other organic polymers, lactic acid. and ethanol, including ethanol as a fuel (the term "ethanol" being understood to include ethyl alcohol or mixtures of ethyl alcohol and water).

Algunos productos de valor añadido específicos que pueden producirse por los métodos de la invención incluyen, aunque sin limitación, biocombustibles (incluyendo biogás, etanol y butanol); ácido láctico; ácido 3-hidroxi-propiónico; ácido acrílico; ácido acético; 1,3-propano-diol; etileno; glicerol; un plástico; un producto químico de especialidad; un ácido orgánico, incluyendo ácido cítrico, ácido succínico y ácido maleico; un disolvente; un complemento para piensos de animales; un producto farmacéutico tal como un antibiótico de p-lactama o una cefalosporina; una vitamina; un aminoácido, tal como lisina, metionina, triptófano, treonina y ácido aspártico; una enzima, tal como una proteasa, una celulasa, una amilasa, una glucanasa, una lactasa, una lipasa, una liasa, una oxidorreductasa, una transferasa o una xilanasa; una materia prima química; o un complemento para piensos para animales.Some specific value-added products that can be produced by the methods of the invention include, but are not limited to, biofuels (including biogas, ethanol, and butanol); lactic acid; 3-hydroxy-propionic acid; acrylic acid; acetic acid; 1,3-propane-diol; ethylene; glycerol; a plastic; a specialty chemical; an organic acid, including citric acid, succinic acid, and maleic acid; a solvent; a supplement for animal feed; a pharmaceutical product such as a p-lactam antibiotic or a cephalosporin; a vitamin; an amino acid, such as lysine, methionine, tryptophan, threonine, and aspartic acid; an enzyme, such as a protease, a cellulase, an amylase, a glucanase, a lactase, a lipase, a lyase, an oxidoreductase, a transferase, or a xylanase; a chemical raw material; or a supplement for animal feed.

Separación del producto de fermentaciónSeparation of the fermentation product

El procedimiento de acuerdo con la invención opcionalmente comprende la recuperación del producto de fermentación. Un producto de fermentación puede separarse del caldo de fermentación de cualquier manera conocida. Para cada producto de fermentación, el experto será capaz por tanto de seleccionar una técnica de separación apropiada. Por ejemplo, el etanol puede separarse de un caldo de fermentación de levadura por destilación, por ejemplo destilación con vapor/destilación al vacío, de una manera convencional.The process according to the invention optionally comprises the recovery of the fermentation product. A fermentation product can be separated from the fermentation broth in any known way. For each fermentation product, the expert will therefore be able to select an appropriate separation technique. For example, ethanol can be separated from a yeast fermentation broth by distillation, for example steam distillation / vacuum distillation, in a conventional manner.

Uso de enzimas termoestables en condiciones óptimas de temperaturaUse of thermostable enzymes under optimal temperature conditions

En una realización, el procedimiento usa enzimas termoestables, tales como enzimas celulolíticas de Rasamsonia, para la producción de azúcares reductores a partir de una materia prima lignocelulósica pretratada en, aunque sin limitación, la producción de etanol. Las enzimas celulolíticas de Rasamsonia aplicadas a la materia prima lignocelulósica pretratada mostraron velocidades de conversión máximas a una temperatura dentro del intervalo de 50 a 70°C. La enzima sigue activa en estas circunstancias durante 14 días y más, sin un cese completo de la actividad. In one embodiment, the method uses thermostable enzymes, such as Rasamsonia cellulolytic enzymes , for the production of reducing sugars from a lignocellulosic raw material pretreated in, but not limited to, the production of ethanol. Rasamsonia cellulolytic enzymes applied to the pretreated lignocellulosic feedstock showed maximum conversion rates at a temperature within the range of 50 to 70 ° C. The enzyme remains active in these circumstances for 14 days and more, without a complete cessation of activity.

Usando las condiciones de temperatura óptimas, puede liberarse una cantidad máxima de azúcares reductores de la materia prima (hidrólisis total) dentro del tiempo de hidrólisis más corto posible. De esta manera, se consigue un 100% de conversión de celulosa en glucosa en menos de 5 días.Using optimal temperature conditions, a maximum amount of reducing sugars can be released from the raw material (total hydrolysis) within the shortest possible hydrolysis time. In this way, 100% conversion of cellulose to glucose is achieved in less than 5 days.

El rendimiento máximo teórico (Yps máx en g de producto por gramo de glucosa) de un producto de fermentación puede obtenerse de un libro de texto de bioquímica. Para el etanol, 1 mol de glucosa (180 g) produce, de acuerdo con la ruta de fermentación de glucólisis normal en levadura, 2 moles de etanol (= 2x46 = 92 g de etanol. El rendimiento máximo teórico de etanol sobre glucosa es por tanto 92/180 = 0,511 g de etanol/g de glucosa. The theoretical maximum yield (Yps max in g of product per gram of glucose) of a fermentation product can be obtained from a biochemistry textbook. For ethanol, 1 mol of glucose (180 g) produces, according to the normal glycolysis fermentation route in yeast, 2 mol of ethanol (= 2x46 = 92 g of ethanol. The theoretical maximum yield of ethanol on glucose is per both 92/180 = 0.511 g of ethanol / g of glucose.

Para el butanol (PM 74 g/mol) o iso butanol, el rendimiento máximo teórico es 1 mol de butanol por mol de glucosa. Por lo que Yps máx para (iso-)butanol = 74/180 = 0,411 g de (iso-)butanol/g de glucosa.For butanol (PM 74 g / mol) or iso butanol, the theoretical maximum yield is 1 mol of butanol per mol of glucose. So Yps max for (iso-) butanol = 74/180 = 0.411 g of (iso-) butanol / g of glucose.

Para el ácido láctico el rendimiento de fermentación para fermentación homoláctica es 2 moles de ácido láctico (PM = 90 g/mol) por mol de glucosa. De acuerdo con esta estequiometría, el Yps máx = 1 g de ácido láctico/g de glucosa. For lactic acid, the fermentation yield for homolactic fermentation is 2 moles of lactic acid (MW = 90 g / mol) per mol of glucose. According to this stoichiometry, the Yps max = 1 g of lactic acid / g of glucose.

Para otros productos de fermentación, puede realizarse un cálculo similar.For other fermentation products, a similar calculation can be made.

La reducción de coste conseguida con la aplicación de enzimas celulolíticas de Rasamsonia será el resultado de una reducción global en el tiempo de procedimiento.The cost reduction achieved with the application of Rasamsonia cellulolytic enzymes will be the result of an overall reduction in procedure time.

Compensación de una menor dosificación de enzima con un tiempo de hidrólisis prolongado usando enzimas de Rasamsonia Compensating for lower enzyme dosage with prolonged hydrolysis time using Rasamsonia enzymes

Debido a la alta estabilidad de las enzimas estables, las actividades no cesan en el tiempo, aunque se liberan menos azúcares reductores en el transcurso de la hidrólisis. Es posible reducir la dosificación de enzima y prolongar el uso de la enzima prolongando los tiempos de hidrólisis para obtener niveles similares de azúcares reductores liberados. Por ejemplo, 0,175 ml de enzima/g de materia seca de materia prima dieron como resultado la liberación de aproximadamente un 90% del máximo teórico de azúcares reductores a partir de materia prima pretratada en 72 h. Cuando se usan 0,075 ml de enzima/g de materia seca de materia prima, se consigue aproximadamente un 90% de conversión del máximo teórico en 120 h. Los resultados muestran que, debido a la estabilidad de la actividad enzimática, la reducción de la dosificación enzimática puede compensarse prolongando el tiempo de hidrólisis para obtener la misma cantidad de azúcares reductores. Esto mismo se mantiene para la hidrólisis de materia prima pretratada a contenidos de materia seca mayor que 10%, que muestra un efecto de compensación del tiempo de hidrólisis prolongado al 15% de materia prima de materia seca.Due to the high stability of stable enzymes, activities do not cease over time, although less reducing sugars are released in the course of hydrolysis. It is possible to reduce the dosage of enzyme and prolong the use of the enzyme by prolonging the hydrolysis times to obtain similar levels of reducing sugars released. For example, 0.175 ml of enzyme / g of raw material dry matter resulted in the release of approximately 90% of the theoretical maximum of reducing sugars from pretreated raw material in 72 h. When 0.075 ml of enzyme / g of raw material dry matter are used, approximately 90% of the theoretical maximum conversion is achieved in 120 h. The results show that, due to the stability of the enzyme activity, the reduction of the enzyme dosage can be compensated by prolonging the hydrolysis time to obtain the same amount of reducing sugars. The same is true for the hydrolysis of pretreated raw material at dry matter contents greater than 10%, which shows a prolonged hydrolysis time compensation effect at 15% of dry matter raw material.

La reducción de coste conseguido usando enzimas celulolíticas estables, tales como de Rasamsonia, resulta de requerir menos dosificación de enzima, que da como resultado rendimientos de conversión de hidrólisis similares. The cost reduction achieved using stable cellulolytic enzymes, such as from Rasamsonia, results from requiring less enzyme dosing, resulting in similar hydrolysis conversion yields.

Reducción del riesgo sobre la contaminación con enzimas establesRisk reduction on contamination with stable enzymes

En un procedimiento común para convertir el material lignocelulósico en etanol, las etapas de procedimiento se realizan preferiblemente en condiciones sépticas para reducir los costes operativos. Por lo tanto, puede ocurrir la contaminación y crecimiento de microorganismos contaminantes y da como resultado efectos secundarios indeseables, tales como producción de ácido láctico, ácido fórmico y ácido acético, pérdidas de rendimiento de etanol sobre el sustrato, producción de toxinas y polisacáridos extracelulares, que pueden afectar a los costes de producción significativamente. Una temperatura de procedimiento alta y/o un tiempo de procedimiento corto limitarán el riesgo sobre la contaminación durante la hidrólisis y fermentación. Las enzimas termoestables, como las de Rasamsonia, son capaces de hidrolizar una materia prima lignocelulósica a temperaturas mayores que 60°C. A estas temperaturas, el riesgo de que un microorganismo contaminante provoque efectos secundarios indeseados será de muy pequeño a casi cero.In a common procedure for converting lignocellulosic material to ethanol, the process steps are preferably performed under septic conditions to reduce operating costs. Therefore, contamination and growth of contaminating microorganisms may occur and result in undesirable side effects, such as production of lactic acid, formic acid and acetic acid, loss of yield of ethanol on the substrate, production of toxins and extracellular polysaccharides, which can significantly affect production costs. A high process temperature and / or a short process time will limit the risk of contamination during hydrolysis and fermentation. Thermostable enzymes, like those of Rasamsonia, are capable of hydrolyzing a lignocellulosic raw material at temperatures higher than 60 ° C. At these temperatures, the risk of a contaminating microorganism causing unwanted side effects will be very small to almost zero.

Durante la etapa de fermentación, en la que se produce etanol, las temperaturas típicamente están entre 30 y 37°C, y preferiblemente no subirán debido a las pérdidas de producción. Aplicando tiempos de procedimiento de fermentación tan cortos como sea posible, los riesgos y efectos de contaminación y/o crecimiento de contaminantes se reducirán tanto como sea posible. Con enzimas estables, como las de Rasamsonia, pueden aplicarse tiempos de fermentación tan cortos como sea posible (véase la descripción anterior), y de esta manera se reducirán los riesgos sobre la contaminación y/o el crecimiento de contaminantes tanto como sea posible. De esta manera, la reducción de costes conseguida con la aplicación de enzimas celulolíticas termoestables de Rasamsonia dará como resultado un menor riesgo de fallos en el procedimiento debido a contaminación.During the fermentation stage, in which ethanol is produced, temperatures are typically between 30 and 37 ° C, and preferably will not rise due to production losses. By applying fermentation procedure times as short as possible, the risks and effects of contamination and / or growth of contaminants will be reduced as much as possible. With stable enzymes, such as those from Rasamsonia, fermentation times as short as possible can be applied (see description above), and in this way the risks of contamination and / or growth of contaminants will be reduced as much as possible. In this way, the cost reduction achieved with the application of Rasamsonia thermoset cellulolytic enzymes will result in a lower risk of process failure due to contamination.

Las enzimas estables reducen los costes de enfriamiento y aumentan la productividad de las plantas de etanol Stable enzymes reduce cooling costs and increase productivity of ethanol plants

La primera etapa después del pretratamiento térmico será enfriar la materia prima pretratada a temperaturas en las que las enzimas son óptimamente activas. A gran escala, esto se realiza típicamente añadiendo agua (enfriada), que, aparte de disminuir la temperatura, reducirá el contenido de materia seca. Usando enzimas termoestables, como las de Rasamsonia, puede conseguirse una reducción de costes por el hecho de que (i) se requiere menos enfriamiento de la materia prima pretratada puesto que se permiten mayores temperaturas durante la hidrólisis, y (ii) se añadirá menos agua, lo que aumentará el contenido de materia seca durante la hidrólisis y fermentación y, de esta manera, aumentará la capacidad de producción de etanol (cantidad producida por unidad de tiempo por volumen) de una planta de etanol. Asimismo, usando enzimas termoestables, como las de Rasamsonia, la reducción de costes puede conseguirse también usando agua de enfriamiento que tenga una mayor temperatura que el agua que se usa en un procedimiento con una enzima no termoestable.The first stage after heat pretreatment will be to cool the pretreated feedstock to temperatures where enzymes are optimally active. On a large scale, this is typically done by adding (chilled) water, which, apart from lowering the temperature, will reduce the dry matter content. Using thermostable enzymes, such as those from Rasamsonia, a reduction in costs can be achieved by the fact that (i) less cooling of the pretreated raw material is required since higher temperatures are allowed during hydrolysis, and (ii) less water will be added , which will increase the dry matter content during hydrolysis and fermentation and, in this way, will increase the production capacity of ethanol (amount produced per unit time per volume) of an ethanol plant. Also, by using thermostable enzymes, such as those from Rasamsonia, cost reduction can also be achieved by using cooling water that has a higher temperature than water used in a process with a non-thermostable enzyme.

Reciclado de enzimas después de la hidrólisis con enzimas establesRecycling of enzymes after hydrolysis with stable enzymes

Al final de la hidrólisis, las actividades de las enzimas parecen ser bajas puesto que se liberan pocos azúcares reductores una vez que se ha convertido casi toda la celulosa. Sin embargo, la cantidad de actividad enzimática presente ha disminuido solo un poco, presumiblemente debido principalmente a la absorción de las enzimas en el sustrato. Aplicando separación sólido-líquido después de la hidrólisis, tal como centrifugación, filtración, sedimentación-decantación, etcétera, puede recuperarse un 60% o más, por ejemplo un 70% de la actividad enzimática en disolución, y reutilizarse para la hidrólisis de una nueva materia prima lignocelulósica pretratada durante la siguiente hidrólisis.At the end of hydrolysis, the activities of the enzymes appear to be low since few reducing sugars are released once almost all the cellulose has been converted. However, the amount of enzyme activity present has decreased only a little, presumably mainly due to the absorption of enzymes in the substrate. By applying solid-liquid separation after hydrolysis, such as centrifugation, filtration, sedimentation-settling, etc., 60% or more can be recovered, for example 70% of the enzymatic activity in solution, and reused for the hydrolysis of a new lignocellulosic raw material pretreated during the next hydrolysis.

Además, después de la separación sólido-líquido, la enzima en disolución puede separarse de la disolución que contiene azúcares reductores y otros productos de hidrólisis de las acciones enzimáticas. Esta separación puede realizarse mediante, aunque sin limitación (ultra y micro)filtración, centrifugación, sedimentación-decantación, sedimentación, con o sin primera adsorción de la enzima a un soporte de cualquier tipo.Furthermore, after solid-liquid separation, the enzyme in solution can be separated from the solution containing reducing sugars and other products of hydrolysis of the enzymatic actions. This separation can be carried out by means of, although without limitation (ultra and micro) filtration, centrifugation, sedimentation-settling, sedimentation, with or without first adsorption of the enzyme to a support of any kind.

Por ejemplo, después de la hidrólisis de materia prima pretratada con 0,175 ml/g de carga de enzima como materia seca de materia prima durante 20 h, se libera un 50% de la cantidad máxima teórica de azúcares reductores, y después de la misma hidrólisis durante 72 h, se libera un 90% de la cantidad máxima teórica de azúcares reductores. Por centrifugación y ultrafiltración, se recuperó un 60-70% de la actividad enzimática en el retenido, mientras que el filtrado contenía más del 80% de los azúcares reductores liberados. Reutilizando el retenido, ya sea tal cual o después de purificación y/o concentración adicional, la dosificación de enzimas durante la siguiente etapa de hidrólisis puede reducirse en un 60 a 70%. La reducción de costes conseguida usando enzimas celulolíticas estables, tales como de Rasamsonia, da como resultado de esta manera que se requiera una menor dosificación de enzimas.For example, after hydrolysis of raw material pretreated with 0.175 ml / g enzyme load as raw material dry matter for 20 h, 50% of the theoretical maximum amount of reducing sugars is released, and after the same hydrolysis over 72 h, 90% of the theoretical maximum amount of reducing sugars is released. By centrifugation and ultrafiltration, 60-70% of the enzyme activity was recovered in the retentate, while the filtrate contained more than 80% of the reducing sugars released. By reusing the retentate, either as is or after further purification and / or concentration, the enzyme dosage during the next hydrolysis step can be reduced by 60 to 70%. The cost reduction achieved using stable cellulolytic enzymes, such as from Rasamsonia, thus results in a lower dosage of enzymes being required.

Reciclado de enzimas después de la hidrólisis en combinación con producción de enzimas y reciclado de células de levadura con enzimas establesRecycling of enzymes after hydrolysis in combination with enzyme production and recycling of yeast cells with stable enzymes

El procedimiento que incluye el reciclado de enzimas después de la hidrólisis, como se ha descrito anteriormente, puede combinarse con el reciclado del microorganismo productor de etanol después de la fermentación y con el uso del filtrado que contiene azúcares reductores como sustrato (purificado y/o concentrado o diluido) en la fermentación para producción de enzimas y como sustrato para el cultivo de microorganismos productores de etanol.The procedure that includes the recycling of enzymes after hydrolysis, as described above, can be combined with the recycling of the ethanol-producing microorganism after fermentation and with the use of the filtrate containing reducing sugars as substrate (purified and / or concentrated or diluted) in fermentation for enzyme production and as a substrate for the cultivation of ethanol-producing microorganisms.

Reciclado de enzimas después de destilación a vacío con enzimas establesRecycling of enzymes after vacuum distillation with stable enzymes

La termoestabilidad de las enzimas como las de Rasamsonia, provoca actividad celulolítica remanente después de la hidrólisis, fermentación y destilación a vacío en los restos de elaboración finos. La actividad total de la enzima se reduce durante las tres etapas de procedimiento sucesivas. Por lo tanto, los restos de elaboración finos obtenidos después de la destilación a vacío pueden reutilizarse como una fuente de enzima para un ciclo de procedimiento de hidrólisis-fermentación-destilación recién iniciado de conversión de paja de trigo pretratada en etanol. Los restos de elaboración finos pueden usarse como una forma concentrada o (no) diluida y/o purificados y con o sin complementos enzimáticos adicionales.The thermostability of enzymes such as those of Rasamsonia, causes remaining cellulolytic activity after hydrolysis, fermentation and vacuum distillation in the fine processing residues. Total enzyme activity is reduced during the three successive process steps. Therefore, the fine process residues obtained after vacuum distillation can be reused as an enzyme source for a newly started hydrolysis-fermentation-distillation process cycle of converting pretreated wheat straw to ethanol. The fine processing residues can be used as a concentrated or (undiluted) and / or purified form and with or without additional enzyme supplements.

Reciclado de enzima en combinación con complementación de enzimas después de destilación a vacío con enzimas termoestablesRecycling of enzyme in combination with enzyme supplementation after vacuum distillation with thermostable enzymes

En un procedimiento óptimo, se complementa una cantidad de enzima en los restos de elaboración finos, antes de su reutilización en un nuevo ciclo de procedimiento, igual a la cantidad de actividad perdida durante las tres etapas de procedimiento sucesivas del ciclo de procedimiento previo. De esta manera, se evita la sobredosificación de enzima y se obtiene por tanto un uso más eficiente de la enzima.In an optimal procedure, an amount of enzyme is supplemented in the fine processing residues, before being reused in a new procedure cycle, equal to the amount of activity lost during the three successive procedure steps of the previous procedure cycle. In this way, enzyme overdosing is avoided and therefore a more efficient use of the enzyme is obtained.

Además, proporcionando una alta dosificación de enzima en el primer ciclo de procedimiento, y complementando enzima en una cantidad igual a la de la actividad perdida durante las tres etapas de procedimiento sucesivas en los siguientes ciclos de procedimiento, pueden obtenerse posibles velocidades de hidrólisis más altas en cada ciclo de procedimiento, dando como resultado tiempos de hidrólisis cortos de menos de 48 h en combinación con un uso más eficaz de las enzimas.Furthermore, by providing a high dosage of enzyme in the first process cycle, and supplementing enzyme in an amount equal to that of the activity lost during the three successive process steps in the subsequent procedure cycles, higher possible rates of hydrolysis can be obtained in each procedure cycle, resulting in short hydrolysis times of less than 48 h in combination with more efficient use of enzymes.

Uso de enzimas estables en sistemas mixtosUse of stable enzymes in mixed systems

Aplicando mezclamiento durante la hidrólisis, las enzimas entran más a menudo en contacto con los sustratos, lo que da como resultado un uso más eficaz de la actividad catalítica. Esto dará como resultado menores dosificaciones de enzimas y, de esta manera, menores costes, a menos que el mezclamiento tenga un efecto negativo sobre las enzimas. Las enzimas estables, tales como las enzimas termoestables de Rasamsonia, son robustas y pueden resistir las circunstancias (localmente) de alta cizalla y temperaturas, que es el caso durante el mezclamiento intensivo de las suspensiones. El uso de ésta en sistemas mixtos es por tanto beneficioso y conducirá a la dosificación y por tanto a la reducción de costes.By applying mixing during hydrolysis, enzymes more often come into contact with substrates, resulting in more efficient use of catalytic activity. This will result in lower enzyme dosages and thus lower costs, unless mixing has a negative effect on enzymes. Stable enzymes, such as Rasamsonia's thermostable enzymes , are robust and can withstand (locally) high shear and temperature circumstances, which is the case during intensive mixing of suspensions. The use of this in mixed systems is therefore beneficial and will lead to dosing and therefore cost reduction.

EjemplosExamples

Información experimentalExperimental information

Cepas Strains

La cepa de Rasamsonia {Talaromyces) emersonii se depositó en CENTRAAL BUREAU VOOR SCHIMMELCULTURES, Uppsalalaan 8, P.O. Box 85167, NL-3508 a D Utrecht, Países Bajos en diciembre de 1964, con el Número de Acceso CBS 393.64.The Rasamsonia {Talaromyces) emersonii strain was deposited at CENTRAAL BUREAU VOOR SCHIMMELCULTURES, Uppsalalaan 8, PO Box 85167, NL-3508 a D Utrecht, The Netherlands in CBS Accession Number 393.64.

Pueden usarse igualmente otras cepas adecuadas en los presentes ejemplos para mostrar el efecto y las ventajas de la invención. Por ejemplo TEC-101, TEC-147, TEC-192, TEC-201 o TEC-210 son cepas de Rasamsonia adecuadas que se describen en el documento WO2011/000949.Other suitable strains can also be used in the present examples to show the effect and advantages of the invention. For example TEC-101, TEC-147, TEC-192, TEC-201 or TEC-210 are suitable Rasamsonia strains that are described in WO2011 / 000949.

Preparación de un sustrato de rastrojo de maíz pretratado con ácidoPreparation of an acid pretreated corn stubble substrate

Se obtuvo un rastrojo de maíz pretratado con ácido diluido (aCS) como se describe en Schell, D.J., Applied Biochemistry and Biotechnology (2003), vol. 105-108, p. 69-85. Se usó un reactor de pretratamiento a escala piloto que funcionaba en condiciones de estado estacionario de 190°C, tiempo de residencia de 1 min., y una concentración eficaz de ácido H2SO4 del 1,45% (p/p) en la fase líquida.Diluted acid pretreated corn stubble (aCS) was obtained as described in Schell, D.J., Applied Biochemistry and Biotechnology (2003), vol. 105-108, p. 69-85. A pilot scale pretreatment reactor operating under steady state conditions of 190 ° C, residence time of 1 min., And an effective H2SO4 concentration of 1.45% (w / w) in the liquid phase was used .

Ensayos de medida de proteínaProtein measurement assays

1. Proteína total1. Total protein

Biuret de TCATCA biuret

El método era una combinación de precipitación de proteína usando ácido tricloroacético (TCA) para eliminar las sustancias molestas y permitir la determinación de la concentración de proteínas con la reacción colorimétrica de Biuret. En la reacción de Biuret, un ion de cobre (II) se reduce a cobre (I), que forma un complejo con los nitrógenos y carbonos de los enlaces peptídicos en una disolución alcalina. Un color violeta indica la presencia de proteínas. La intensidad del color y, por tanto, la absorción a 546 nm es directamente proporcional a la concentración de proteína, de acuerdo con la ley de Beer-Lambert. La normalización se realizó usando BSA (Albúmina de Suero Bovina), y el contenido de proteína se expresó en g de proteína como equivalentes de BSA/l o mg de proteína como equivalentes de BSA/ml. El contenido de proteína se calculó usando protocolos de cálculo convencionales conocidos en la técnica, por representación de OD546 frente a la concentración de las muestras con concentración conocida, seguido del cálculo de la concentración de las muestras desconocidas usando la ecuación generada a partir de la recta de calibración. The method was a combination of protein precipitation using trichloroacetic acid (TCA) to remove nuisance substances and allow determination of protein concentration with the Biuret colorimetric reaction. In the Biuret reaction, a copper (II) ion is reduced to copper (I), which forms a complex with the nitrogens and carbons of the peptide bonds in an alkaline solution. A violet color indicates the presence of proteins. The intensity of the color and, therefore, the absorption at 546 nm is directly proportional to the protein concentration, according to the Beer-Lambert law. Normalization was performed using BSA (Bovine Serum Albumin), and the protein content was expressed in g of protein as equivalents of BSA / l or mg of protein as equivalents of BSA / ml. Protein content was calculated using standard calculation protocols known in the art, by plotting OD546 against the concentration of samples with known concentration, followed by calculating the concentration of unknown samples using the equation generated from the line calibration.

2. Proteínas individuales usando PAGE2. Individual proteins using PAGE

Pretratamiento de muestras por SDS-PAGESample pretreatment by SDS-PAGE

Basándose en la concentración de proteína estimada de las muestras, se realizó la siguiente preparación de muestras. A 10 pl de muestra se le añadieron 40 pl de agua MilliQ y 50 pl de TCA (20%) para diluir la muestra cinco veces ( ~ 1 mg/ml) y precipitar las proteínas. Después de 1 hora en hielo, la muestra se centrifugó (10 minutos, 14000 rpm). El pelete se lavó con 500 pl de acetona y se centrifugó (10 minutos, 14000 rpm). El pelete se trató como se describe más adelante.Based on the estimated protein concentration of the samples, the following sample preparation was performed. To 10 µl of sample, 40 µl of MilliQ water and 50 µl of TCA (20%) were added to dilute the sample five times (~ 1 mg / ml) and precipitate the proteins. After 1 hour on ice, the sample was centrifuged (10 minutes, 14000 rpm). The pellet was washed with 500 pl of acetone and centrifuged (10 minutes, 14000 rpm). The pellet was treated as described below.

SDS-PAGESDS-PAGE

El pelete se disolvió en 65 pl de agua MilliQ, 25 pl de amortiguador de muestra NuPAGE™ LDS (4x) de Invitrogen y 10 pl de agente reductor de muestra NuPAGE™ (10x) de Invitrogen. Antes de la etapa de desnaturalización, la muestra se diluyó 5 veces usando una mezcla de MilliQ; amortiguador de muestra NuPAGE™ LDS y 10 pl de reductor de muestra NuPAGE™ en la proporción 65:25:10. Después del mezclamiento, las muestras se incubaron en una mezcladora térmica durante 10 minutos a 70°C. Las disoluciones de muestra se aplicaron en un gel de Bis-Tris al 4-12% (NuPAGE™ BisTris, Invitrogen). Se aplicó también una muestra (10 pl) de marcador M12 (Invitrogen) sobre el gel. El gel se usó a 200 V durante 50 minutos, usando XCELL Surelock, con 600 ml de amortiguador de SDS diluido 20 x en la cámara de amortiguador externa y 200 ml de amortiguador de SDS diluido 20 x, que contenía 0,5 ml de antioxidante (NuPAGE™ Invitrogen) en la cámara de amortiguador interna. Después del uso, el gel se enjuagó dos veces con agua desmineralizada, y los geles se fijaron con disolución de 50% de metanol/7% de ácido acético durante una hora y se tiñeron con Sypro Ruby (50 ml por gel) durante una noche. Se formó una imagen usando Typhoon 9200 (610 BP 30, Verde (532 nm), PMT 600V, 100 micrómetros) después de lavar el gel con el agua MilliQ.The pellet was dissolved in 65 µl of MilliQ water, 25 µl of NuPAGE ™ LDS sample buffer (4x) from Invitrogen and 10 µl of NuPAGE ™ sample reducing agent (10x) from Invitrogen. Before the denaturation step, the sample was diluted 5-fold using a MilliQ mix; NuPAGE ™ LDS Sample Buffer and 10 pl NuPAGE ™ Sample Reducer in 65:25:10 ratio. After mixing, the samples were incubated in a thermal mixer for 10 minutes at 70 ° C. Sample solutions were applied on a 4-12% Bis-Tris gel (NuPAGE ™ BisTris, Invitrogen). A sample (10 pl) of M12 marker (Invitrogen) was also applied on the gel. The gel was used at 200 V for 50 minutes, using XCELL Surelock, with 600 ml of 20 x diluted SDS buffer in the external buffer chamber and 200 ml of 20 x diluted SDS buffer, containing 0.5 ml of antioxidant (NuPAGE ™ Invitrogen) in the internal buffer chamber. After use, the gel was rinsed twice with demineralized water, and the gels were fixed with 50% methanol / 7% acetic acid solution for one hour and stained with Sypro Ruby (50 ml per gel) overnight. . An image was formed using Typhoon 9200 (610 BP 30, Green (532 nm), PMT 600V, 100 microns) after washing the gel with MilliQ water.

Análisis cuantitativo de la proteínaQuantitative protein analysis

Usando el escáner de Typhoon, se determinó la relación entre bandas de proteína dentro de una fila usando métodos convencionales conocidos en la técnica. La muestra se aplicó por triplicado, y los valores en gris se determinaron usando el programa Image quant. Los valores se expresan como % relativo de proteína a la proteína total, calculados usando el valor en gris de la banda de proteína seleccionada con respecto al valor en gris total de todas las bandas de proteína.Using the Typhoon scanner, the relationship between protein bands within a row was determined using standard methods known in the art. The sample was applied in triplicate, and the gray values were determined using the Image quant program. Values are expressed as relative% protein to total protein, calculated using the gray value of the selected protein band relative to the total gray value of all protein bands.

Cálculo de conversión de glucano:Glucan Conversion Calculation:

% de conversión de glucano (%) = (glucosa (g/l) x 100%)/(glucano (fracción en DM) x dm (g/kg) x 1,1) en la que:% conversion of glucan (%) = (glucose (g / l) x 100%) / (glucan (fraction in DM) x dm (g / kg) x 1.1) in which:

glucosa (g/l) = concentración de glucosa en el sobrenadante después de la hidrólisis.glucose (g / l) = concentration of glucose in the supernatant after hydrolysis.

glucano (fracción en dm) = contenido de glucano del sustrato antes del pretratamiento.glucan (fraction in dm) = glucan content of the substrate before pretreatment.

dm (g/kg) = materia seca de la hidrólisis (f.i. 20% dm = 200 g/kg).dm (g / kg) = dry matter of the hydrolysis (f.i. 20% dm = 200 g / kg).

1,1 = aumento de peso debido a la incorporación de agua durante la hidrólisis.1.1 = weight gain due to the incorporation of water during hydrolysis.

Ejemplo de cálculo:Calculation example:

glucosa = 60 g/lglucose = 60 g / l

fracción de glucano = 0,40 (es un 40% en materia seca)glucan fraction = 0.40 (it is 40% in dry matter)

dm = 200 g/kgdm = 200 g / kg

ejemplo de conversión de glucano = (60*100)/(0,4 x 200 x 1,1) = 68% de conversiónglucan conversion example = (60 * 100) / (0.4 x 200 x 1.1) = 68% conversion

Ejemplo 1Example 1

Evaluación del efecto de la ausencia de oxígeno durante la hidrólisis en la actividad celulolítica de cócteles de enzima celulasaEvaluation of the effect of the absence of oxygen during hydrolysis on the cellulolytic activity of enzyme cellulase cocktails

El efecto de ausencia de oxígeno durante la hidrólisis sobre la actividad celulolítica de tres cócteles de enzima diferentes se evaluó de acuerdo con los procedimientos descritos más adelante. Las reacciones de hidrólisis se realizaron con una materia prima de rastrojo de maíz pretratado con ácido (aCS) a una concentración final del 10% p/p de DM. Esta disolución de materia prima se preparó por dilución de una disolución de materia prima concentrada con agua. Posteriormente, el pH se ajustó a un pH de 4,5 con una disolución 4 M de NaOH. La eliminación de oxígeno de la materia prima se consiguió en dos etapas. En primer lugar, la disolución de materia prima se desgasificó por ultrasonidos a vacío en un baño de ultrasonidos (Bransonic 5510E-DTH, ajuste; Degas) durante 15 minutos. En la segunda etapa, el oxígeno se eliminó adicionalmente por rociado continuo de un flujo de nitrógeno a través de una disolución de 500 ml de la materia prima al 10% de DM durante un período de 3 horas. Antes de rociarlo a través de la disolución de materia prima, el flujo de nitrógeno se roció a través de agua para saturarlo con vapor de agua y evitar la evaporación del agua de la disolución de materia prima. En paralelo, 500 ml del mismo lote de aCS al 10% p/p de DM se rociaron con aire como una muestra de control que contiene oxígeno en un montaje similar y de acuerdo con el mismo protocolo.The effect of oxygen absence during hydrolysis on the cellulolytic activity of three different enzyme cocktails was evaluated according to the procedures described below. Hydrolysis reactions were performed with an acid pretreated corn stubble raw material (aCS) at a final concentration of 10% w / w DM. This raw material solution was prepared by diluting a concentrated raw material solution with water. Subsequently, the pH was adjusted to a pH of 4.5 with a 4M NaOH solution. The removal of oxygen from the raw material was accomplished in two stages. First, the raw material solution was degassed by vacuum ultrasound in an ultrasound bath (Bransonic 5510E-DTH, fit; Degas) for 15 minutes. In the second stage, the oxygen was further removed by continuous spraying of a nitrogen stream through a 500 ml solution of the 10% DM raw material over a period of 3 hours. Before being sprayed through the raw material solution, the nitrogen stream was sprayed through water to saturate it with steam and prevent evaporation of the water from the raw material solution. In parallel, 500 ml of the same batch of 10% w / w DM aCS were sprayed with air as a control sample containing oxygen in a similar setup and according to the same protocol.

La hidrólisis de las disoluciones de materia prima de aCS al 10% p/p agotadas en oxígeno (rociadas con nitrógeno) y saturadas en oxígeno (rociadas con aire) se realizaron en frascos de centrífuga de 30 ml herméticos al aire (Nalgene Oakridge) en un volumen de reacción total de 10 ml. Los frascos, que ya contenían la disolución de celulasa, usados para el experimento agotado en oxígeno se rociaron con nitrógeno antes de y durante el llenado de los mismos con la materia prima. Cada hidrólisis se realizó por duplicado con 7,5 mg/g de DM de cóctel de enzima celulasa añadidos en un volumen total no mayor que 375 ml. Los tres cócteles de enzima celulasa ensayados incluían: una mezcla TEC-210 (mezcla de celulasas), una mezcla 4E-GH61 (que consiste en 9% p/p de proteína total BG, 30% p/p de proteína total CBHI, 25% p/p de proteína total CBHII y 36% p/p de proteína total GH61) y una mezcla 4E-EG (que consiste en 9% p/p de proteína total BG, 30% p/p de proteína total CBHI, 25% p/p de proteína total CBHII y 36% p/p de proteína total EG). La TEC-210 se fermentó de acuerdo con los procedimientos de inoculación y fermentación descritos en el documento WO2011/000949. Se usó la mezcla 4E (como se describe en el documento WO2011/098577).Hydrolysis of the oxygen-depleted (nitrogen-sprayed) and oxygen-saturated (air-sprayed) 10% w / w feedstock solutions were performed in air-tight 30 ml centrifuge bottles (Nalgene Oakridge) in a total reaction volume of 10 ml. The flasks, which already contained the cellulase solution, used for the oxygen-depleted experiment were sprayed with nitrogen before and during filling of the same with the raw material. Each hydrolysis was performed in duplicate with 7.5 mg / g cellulase enzyme cocktail DM added in a total volume of not more than 375 ml. The three cellulase enzyme cocktails tested included: a TEC-210 mix (cellulase mix), a 4E-GH61 mix (consisting of 9% w / w total BG protein, 30% w / w total CBHI protein, 25 % w / w total CBHII protein and 36% w / w total GH61 protein) and a 4E-EG mixture (consisting of 9% w / w total BG protein, 30% w / w total CBHI protein, 25 % w / w of total CBHII protein and 36% w / w of total protein EG). TEC-210 was fermented according to the inoculation and fermentation procedures described in WO2011 / 000949. Mix 4E was used (as described in WO2011 / 098577).

Los frascos de centrífuga que contenían la materia prima y la disolución de enzima se colocaron en una incubadora de horno (horno de hibridación Techne HB-1D) y se incubaron durante 72 horas a 65°C mientras se hacían girar en el punto de ajuste 3 (12 rpm por minuto). Después de la hidrólisis, las muestras se enfriaron en hielo e inmediatamente 50 ml de cada sobrenadante se diluyeron en 1450 ml de agua de grado I. El sobrenadante diluido posteriormente se filtró (filtro de 0,45 mm, Pall PN 454), y los filtrados se analizaron para determinar el contenido de azúcar como se describe más adelante.The centrifuge flasks containing the raw material and the enzyme solution were placed in an oven incubator (Techne HB-1D hybridization oven) and incubated for 72 hours at 65 ° C while being spun at set point 3 (12 rpm per minute). After hydrolysis, the samples were chilled on ice and immediately 50 ml of each supernatant was diluted in 1450 ml of grade I water. The subsequently diluted supernatant was filtered (0.45 mm filter, Pall PN 454), and the Filters were analyzed to determine the sugar content as described below.

Las concentraciones de azúcar de las muestras diluidas se midieron usando un equipo de HPLC equipado con una columna Aminex HPX-87P (Biorad n° 1250098) por elución con agua a 85°C a un caudal de 0,6 ml por minuto, y se cuantificaron por integración de las señales de glucosa a partir de la detección del índice de refracción (R.I.) calibrado con disoluciones patrón de glucosa.The sugar concentrations of the diluted samples were measured using an HPLC kit equipped with an Aminex HPX-87P column (Biorad # 1250098) by elution with water at 85 ° C at a flow rate of 0.6 ml per minute, and quantified by integration of glucose signals from detection of refractive index (RI) calibrated with glucose standard solutions.

Los datos presentados en la Tabla 1/Figura 1 muestran que la glucosa liberada de las materias primas rociadas con nitrógeno es menor que la glucosa liberada de las materias primas rociadas con aire, tanto para incubaciones de la mezcla TEC-210 como de la mezcla 4E-GH61. No hay diferencia detectable en la liberación de glucosa entre las materias primas rociadas con nitrógeno y aire para las muestras hidrolizadas por la mezcla 4E-EG. The data presented in Table 1 / Figure 1 show that the glucose released from the nitrogen sprayed raw materials is less than the glucose released from the air sprayed raw materials, both for incubations of the TEC-210 mix and the 4E mix. -GH61. There is no detectable difference in glucose release between the nitrogen and air sprayed raw materials for the samples hydrolyzed by the 4E-EG mix.

Basándose en estos resultados, se concluye que la presencia de oxígeno mejora el comportamiento celulolítico de las mezclas de celulasa que contienen enzimas GH61.Based on these results, it is concluded that the presence of oxygen improves the cellulolytic behavior of cellulase mixtures that contain GH61 enzymes.

Tabla 1: El efecto de rociar nitrógeno o aire a través de una materia prima de aCS al 10% antes de la hidrólisis, sobre la cantidad total de glucosa liberada por tres mezclas de celulasa diferentesTable 1: The effect of spraying nitrogen or air through a 10% aCS raw material before hydrolysis, on the total amount of glucose released by three different cellulase mixtures

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Figure imgf000024_0001

Ejemplo 2Example 2

El efecto del oxígeno sobre la actividad celulolítica de cócteles de enzima celulasa durante la hidrólisis de materias primas lignocelulósicasThe effect of oxygen on the cellulolytic activity of cellulase enzyme cocktails during the hydrolysis of lignocellulosic raw materials

En este ejemplo se muestra el efecto del oxígeno sobre la actividad celulolítica del cóctel enzimático durante la hidrólisis de la materia prima lignocelulósica. Las reacciones de hidrólisis se realizan con una materia prima de rastrojo de maíz pretratado con ácido (aCS) a una concentración final del 20% p/p de DM. Esta disolución de materia prima se prepara por dilución de una disolución de materia prima concentrada con agua. Posteriormente, el pH se ajusta a pH 4,5 con una disolución de NH4OH al 10% (p/p).This example shows the effect of oxygen on the cellulolytic activity of the enzyme cocktail during the hydrolysis of the lignocellulosic raw material. The hydrolysis reactions are carried out with an acid pretreated corn stubble raw material (aCS) at a final concentration of 20% w / w DM. This raw material solution is prepared by diluting a concentrated raw material solution with water. Subsequently, the pH is adjusted to pH 4.5 with a 10% (w / w) NH4OH solution.

La hidrólisis se realiza en un reactor agitado de pH controlado y temperatura controlada, con un volumen de trabajo de 1 l. Cada hidrólisis se realiza por duplicado con 2,5 mg/g de DM de cóctel de enzima celulasa TEC-210. La TEC-210 se produjo de acuerdo con los procedimientos de inoculación y fermentación descritos en el documento WO2011/000949. Hydrolysis is carried out in a stirred reactor with controlled pH and controlled temperature, with a working volume of 1 l. Each hydrolysis is performed in duplicate with 2.5 mg / g of DM of TEC-210 cellulase enzyme cocktail. TEC-210 was produced according to the inoculation and fermentation procedures described in WO2011 / 000949.

Se realizan los siguientes experimentos:The following experiments are carried out:

1. 1 l de aCS al 20%, pH 4,5, temperatura 62°C, velocidad del agitador 60 rpm (esto corresponde a un nivel de DO de < 0,002 moles de oxígeno por m3), 2,5 mg/g de dm del cóctel celulasa TEC-210, tiempo de incubación 120 horas (experimento de referencia).1. 1 l of 20% aCS, pH 4.5, temperature 62 ° C, stirrer speed 60 rpm (this corresponds to a DO level of <0.002 moles of oxygen per m3), 2.5 mg / g of dm of the TEC-210 cellulase cocktail, incubation time 120 hours (reference experiment).

2. Como el experimento 1, pero al comienzo de la hidrólisis, el rociado de aire en la disolución empezó a un nivel de oxígeno disuelto del 20% (esto corresponde a 0,03 moles de oxígeno por m3, medido usando un electrodo de DO (oxígeno disuelto)). Este nivel de oxígeno disuelto se mantiene durante el resto del procedimiento de hidrólisis.2. Like Experiment 1, but at the start of hydrolysis, air spraying into the solution started at a dissolved oxygen level of 20% (this corresponds to 0.03 mol oxygen per m3, measured using a DO electrode (dissolved oxygen)). This level of dissolved oxygen is maintained throughout the remainder of the hydrolysis procedure.

3. Como el experimento 1, pero a las 72 horas se rocía aire en la disolución que empieza a un nivel de oxígeno disuelto del 20% (esto corresponde a 0,03 moles de oxígeno por m3, medido usando un electrodo de DO (oxígeno disuelto)). Este nivel de oxígeno disuelto se mantiene durante el resto del procedimiento de hidrólisis. 3. As experiment 1, but after 72 hours air is sprayed into the solution starting at a dissolved oxygen level of 20% (this corresponds to 0.03 moles of oxygen per m3, measured using a DO (oxygen) electrode dissolved)). This level of dissolved oxygen is maintained throughout the remainder of the hydrolysis procedure.

Después de la hidrólisis, las muestras se enfrían en hielo e inmediatamente 50 pl de cada sobrenadante se diluyen en 1450 pl de agua de grado I. El sobrenadante diluido posteriormente se filtra (filtro de 0,45 pm, Pall PN 454), y los filtrados se analizan para determinar el contenido de azúcar como se describe más adelante.After hydrolysis, the samples are chilled on ice and immediately 50 µl of each supernatant is diluted in 1450 µl of grade I water. The subsequently diluted supernatant is filtered (0.45 pm filter, Pall PN 454), and the Filters are analyzed to determine the sugar content as described below.

Las concentraciones de azúcar de las muestras diluidas se miden usando un equipo de HPLC equipado con una columna Aminex HPX-87P (Biorad n° 1250098) por elución con agua a 85°C a un caudal de 0,6 ml por minuto, y se cuantificaron por integración de las señales de glucosa a partir de la detección del índice de refracción (R.I.) calibrado con disoluciones patrón de glucosa.The sugar concentrations of the diluted samples are measured using an HPLC kit equipped with an Aminex HPX-87P column (Biorad # 1250098) by elution with water at 85 ° C at a flow rate of 0.6 ml per minute, and quantified by integration of glucose signals from detection of refractive index (RI) calibrated with glucose standard solutions.

Los resultados, visibles en la Figura 2, muestran claramente una producción de glucosa aumentada en el caso de que se añada aire. Además, el aire añadido a la reacción de hidrólisis en la segunda parte del tiempo demuestra una producción de glucosa superior en comparación con la no adición de aire o una adición de aire durante toda la etapa de hidrólisis.The results, visible in Figure 2, clearly show increased glucose production in the case of air addition. Furthermore, the air added to the hydrolysis reaction in the second part of the time demonstrates a higher glucose production compared to not adding air or adding air during the entire hydrolysis step.

Ejemplo 3Example 3

El efecto de la aireación parcial (en el tiempo) sobre la hidrólisis enzimática de la materia prima lignocelulósica a escala pilotoThe effect of partial aeration (over time) on the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic raw material on a pilot scale

En este ejemplo se muestra el efecto de la concentración de oxígeno disuelto sobre la actividad celulolítica del cóctel o composición de enzima durante la hidrólisis de materia prima lignocelulósica a escala piloto. Las reacciones de hidrólisis se realizan con una materia prima de rastrojo de maíz pretratado con ácido (aCS) a una concentración final del 17,1% p/p de DM. La disolución de materia prima se prepara mediante la dilución de una suspensión de materia prima concentrada con agua. El pH se ajusta a pH 4,5 con una disolución de NH4OH al 25% (p/p).This example shows the effect of the dissolved oxygen concentration on the cellulolytic activity of the cocktail or enzyme composition during the hydrolysis of lignocellulosic raw material on a pilot scale. The reactions of Hydrolysis is performed with an acid pretreated corn stubble raw material (aCS) at a final concentration of 17.1% w / w DM. The raw material solution is prepared by diluting a concentrated raw material suspension with water. The pH is adjusted to pH 4.5 with a 25% (w / w) NH 4 OH solution.

La hidrólisis enzimática se realiza en un reactor a escala piloto de 270 litros que tiene pH y temperatura controlados, con un volumen de trabajo de 150 litros. El oxígeno disuelto durante el procedimiento se controla ajustando la velocidad del impulsor a un flujo de aire y sobrepresión dados. La hidrólisis enzimática se realiza a una dosificación de 2,5 mg (proteína TCA)/g de dm de cóctel de enzima celulasa TEC-210. La TEC-210 se produjo de acuerdo con los procedimientos de inoculación y fermentación descritos en el documento WO011/000949.Enzymatic hydrolysis is performed in a 270 liter pilot scale reactor with controlled pH and temperature, with a working volume of 150 liters. Oxygen dissolved during the procedure is controlled by adjusting the impeller speed to a given air flow and overpressure. The enzymatic hydrolysis is carried out at a dosage of 2.5 mg (TCA protein) / g of dm TEC-210 cellulase enzyme cocktail. TEC-210 was produced according to the inoculation and fermentation procedures described in WO011 / 000949.

Se realizan los siguientes experimentos:The following experiments are carried out:

Experimento 1Experiment 1

Aireación de 0 a 120 horas: 150 l de pCS al 17,1%, pH 4,5, temperatura 62°C, 1 bar de sobrepresión, caudal de aire 10 kg/h en el espacio de cabeza, 2,5 mg de TCA/g de dm de cóctel de celulasa TEC-210, tiempo de incubación 120 horas en un reactor a escala piloto de 270 litros. La concentración de oxígeno disuelto (DO) de la mezcla de reacción se midió constantemente usando un electrodo de DO. El DO se controló a un nivel de 0,15-0,22 moles/m3 ajustando la velocidad del impulsor.Aeration from 0 to 120 hours: 150 l of 17.1% pCS, pH 4.5, temperature 62 ° C, 1 bar overpressure, air flow rate 10 kg / h in the headspace, 2.5 mg of TCA / gm dm TEC-210 cellulase cocktail, incubation time 120 hours in a 270 liter pilot scale reactor. The dissolved oxygen (DO) concentration of the reaction mixture was constantly measured using a DO electrode. The DO was controlled to a level of 0.15-0.22 moles / m 3 by adjusting the impeller speed.

Experimento 2Experiment 2

Aireación entre 72 y 120 horas: 150 l de pCS al 17,1%, pH 4,5, temperatura 62°C, una dosificación de enzima de 2,5 mg de TCA/g de dm de cóctel de celulasa TEC-210 y un tiempo de incubación total de 120 horas en un reactor a escala piloto de 270 litros. La concentración de oxígeno disuelto (DO) de la mezcla de reacción se midió constantemente usando un electrodo de DO. Durante las primeras 72 horas del procedimiento, se aplicaron los siguientes ajustes: sin sobrepresión, sin caudal de aire en el espacio de cabeza, y el DO se controla a un nivel de [0,02-0,05] moles/m3 ajustando la velocidad del impulsor. Durante las últimas 48 horas del procedimiento, se aplicaron los siguientes ajustes: una sobrepresión de 1 bar, un caudal de aire de 10 kg/h en el espacio de cabeza, y el DO se controló a un nivel de 0,15-0,22 moles/m3 ajustando la velocidad del impulsor. Aeration between 72 and 120 hours: 150 l of 17.1% pCS, pH 4.5, temperature 62 ° C, an enzyme dosage of 2.5 mg TCA / g of cellulase cocktail dm TEC-210 and a total incubation time of 120 hours in a 270 liter pilot scale reactor. The dissolved oxygen (DO) concentration of the reaction mixture was constantly measured using a DO electrode. During the first 72 hours of the procedure, the following settings were applied: no overpressure, no airflow in the headspace, and the DO is controlled to a level of [0.02-0.05] moles / m3 by adjusting the impeller speed. During the last 48 hours of the procedure, the following settings were applied: an overpressure of 1 bar, an air flow of 10 kg / h in the headspace, and the DO was controlled at a level of 0.15-0, 22 moles / m 3 by adjusting the impeller speed.

Durante la hidrólisis enzimática, se tomaron muestras diariamente para análisis de hidratos de carbono (glucosa, celobiosa) por RMN y medida de viscosidad y pH.During enzymatic hydrolysis, samples were taken daily for analysis of carbohydrates (glucose, cellobiose) by NMR and measurement of viscosity and pH.

El análisis de composición del rastrojo de maíz pretratado se realizó por hidrólisis química de la muestra y determinación de los monosacáridos por RMN.Composition analysis of pretreated corn stubble was performed by chemical hydrolysis of the sample and determination of monosaccharides by NMR.

Las muestras tomadas durante la hidrólisis enzimática se analizaron para (oligo)azúcares, ácidos orgánicos e inhibidores por RMN de flujo.Samples taken during enzymatic hydrolysis were analyzed for (oligo) sugars, organic acids and flow NMR inhibitors.

Los resultados se presentan en la Figura 4, y muestran que, durante la hidrólisis enzimática, en el experimento 2 con la aireación parcial (□ = aireación entre tiempo de hidrólisis es 72 y 120 horas), se produce más glucosa que durante la hidrólisis enzimática en el experimento 1 (■ = aireación entre tiempo de hidrólisis es 0 y 120 horas).The results are presented in Figure 4, and show that, during enzymatic hydrolysis, in Experiment 2 with partial aeration (□ = aeration between hydrolysis time is 72 and 120 hours), more glucose is produced than during enzymatic hydrolysis in experiment 1 (■ = aeration between hydrolysis time is 0 and 120 hours).

Ejemplo 4Example 4

El efecto de la temporización del suministro de oxígeno disuelto sobre la hidrólisis enzimática de la materia prima lignocelulósicaThe effect of the timing of the dissolved oxygen supply on the enzymatic hydrolysis of the lignocellulosic raw material

En este ejemplo se muestra el efecto de la temporización del suministro de oxígeno disuelto sobre la hidrólisis enzimática de la materia prima lignocelulósica. Las reacciones de hidrólisis se realizan con una materia prima de rastrojo de maíz pretratado con ácido (aCS) a una concentración final de 20% p/p de DM. La disolución de materia prima se prepara por dilución de la suspensión de materia prima concentrada con agua. El pH se ajusta a pH 4,5 con una disolución de NH4OH al 25% (p/p).This example shows the effect of the timing of the dissolved oxygen supply on the enzymatic hydrolysis of the lignocellulosic raw material. Hydrolysis reactions are carried out with an acid pretreated corn stubble (aCS) raw material at a final concentration of 20% w / w DM. The raw material solution is prepared by diluting the concentrated raw material suspension with water. The pH is adjusted to pH 4.5 with a 25% (w / w) NH 4 OH solution.

La hidrólisis enzimática se realiza en un reactor de 2 litros que tiene pH y temperatura controlados, con un volumen de trabajo de 1 litro. El oxígeno disuelto durante el procedimiento se controla ajustando la velocidad del impulsor y el refrescado continuo del espacio de cabeza con aire reciente en el caso de una concentración de oxígeno disuelto aumentada. La hidrólisis enzimática se realiza a una dosificación de 1,5 mg (proteína TCA)/g de dm de cóctel de enzima celulasa TEC-210. La TEC-210 se produjo de acuerdo con los procedimientos de inoculación y fermentación descritos en el documento WO2011/000949.Enzymatic hydrolysis is performed in a 2-liter reactor that has controlled pH and temperature, with a working volume of 1 liter. Dissolved oxygen during the procedure is controlled by adjusting the impeller speed and continuous cooling of the headspace with fresh air in the case of increased dissolved oxygen concentration. The enzymatic hydrolysis is carried out at a dosage of 1.5 mg (TCA protein) / g of dm of TEC-210 cellulase enzyme cocktail. TEC-210 was produced according to the inoculation and fermentation procedures described in WO2011 / 000949.

Se realizan los siguientes experimentos:The following experiments are carried out:

Experimento 1. Aireación de 0 a 7 horas: 1 l de pCS al 20%, pH 4,5, temperatura 62°C, 1,5 mg de TCA/g de dm de cóctel de celulasa TEC-210, tiempo de incubación 120 horas. La concentración de oxígeno disuelto (DO) de la mezcla de reacción se midió constantemente usando un electrodo de DO. El DO se controló a un nivel de > 0,05 moles/m3 durante las 7 primeras horas del procedimiento de hidrólisis. Entre las 7 y 120 horas del tiempo de hidrólisis, el DO se mantuvo a un nivel < 0,02 moles/m3. Experiment 1. Aeration from 0 to 7 hours: 1 l of 20% pCS, pH 4.5, temperature 62 ° C, 1.5 mg TCA / g of cellulase cocktail dm TEC-210, incubation time 120 hours. The dissolved oxygen (DO) concentration of the reaction mixture was constantly measured using a DO electrode. DO was controlled at a level of> 0.05 mol / m 3 during the first 7 hours of the hydrolysis procedure. Between 7 and 120 hours after the hydrolysis time, the DO was maintained at a level <0.02 mol / m 3 .

Experimento 2. Aireación entre 72 y 120 horas: 1 l de pCS al 20%, pH 4,5, temperatura 622C, 1,5 mg de TCA/g de dm de cóctel de celulasa TEC-210, tiempo de incubación 120 horas. La concentración de oxígeno disuelto (DO) de la mezcla de reacción se midió constantemente usando un electrodo de DO. El DO se controló a un nivel de < 0,01 moles/m3 durante las primeras 72 horas del procedimiento de hidrólisis. Entre 72 y 120 horas del tiempo de hidrólisis, el DO se mantuvo a un nivel > 0,05 moles/m3.Experiment 2. Aeration between 72 and 120 hours: 1 l of 20% pCS, pH 4.5, temperature 622C, 1.5 mg TCA / g of cellulase cocktail dm TEC-210, incubation time 120 hours. The dissolved oxygen (DO) concentration of the reaction mixture was constantly measured using a DO electrode. DO was controlled at a level of <0.01 mol / m3 during the first 72 hours of the hydrolysis procedure. Between 72 and 120 hours of the hydrolysis time, the DO was maintained at a level> 0.05 mol / m3.

Durante la hidrólisis enzimática, se tomaron muestras diariamente para el análisis de hidrato de carbono (glucosa, celobiosa) por RMN y medida de viscosidad y pH.During enzymatic hydrolysis, samples were taken daily for analysis of carbohydrate (glucose, cellobiose) by NMR and measurement of viscosity and pH.

El análisis de la composición del rastrojo de maíz pretratado se realizó por hidrólisis química de la muestra y determinación de los monosacáridos por RMN.The composition analysis of the pretreated corn stubble was performed by chemical hydrolysis of the sample and determination of the monosaccharides by NMR.

Los resultados se presentan en la Figura 5 y demuestran claramente un aumento en la velocidad de formación de glucosa cuando se airea la mezcla de reacción. El experimento 1, que se aireó entre las 0 y 7 horas, claramente muestra una velocidad de formación de glucosa aumentada durante las 7 primeras horas del procedimiento en comparación con la situación no aireada durante esa fase del procedimiento del Experimento 2. Además, el Experimento 2 demuestra un aumento en la velocidad de formación de glucosa entre 72 y 120 horas en comparación con la situación no aireada durante ese período en el Experimento 1. The results are presented in Figure 5 and clearly demonstrate an increase in the rate of glucose formation when the reaction mixture is aerated. Experiment 1, which aired between 0 and 7 hours, clearly shows an increased glucose formation rate during the first 7 hours of the procedure compared to the non-aerated situation during that phase of the procedure of Experiment 2. In addition, Experiment 2 demonstrates an increase in the rate of glucose formation between 72 and 120 hours compared to the non-aerated situation during that period in Experiment 1.

Claims (13)

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para la preparación de un producto de azúcar a partir de material lignocelulósico, que comprende las siguientes etapas:1. Procedure for the preparation of a sugar product from lignocellulosic material, comprising the following steps: a) opcionalmente, pretratamiento del material lignocelulósico,a) optionally, pretreatment of the lignocellulosic material, b) opcionalmente, lavado del material lignocelulósico opcionalmente pretratado,b) optionally, washing the optionally pretreated lignocellulosic material, c) hidrólisis enzimática del material lignocelulósico opcionalmente lavado y/u opcionalmente pretratado usando una composición de enzima que comprende al menos dos celulasas y con lo que la composición de enzima comprende al menos GH61, yc) enzymatic hydrolysis of the optionally washed and / or optionally pretreated lignocellulosic material using an enzyme composition comprising at least two cellulases and whereby the enzyme composition comprises at least GH61, and d) opcionalmente, recuperación del producto de azúcar,d) optionally, recovery of the sugar product, en el que, durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, se añade oxígeno al material lignocelulósico, y durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática se añade menos o nada de oxígeno al material lignocelulósico en comparación con la otra parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, el reactor para la hidrólisis enzimática tiene un volumen de 1 m3 o más, y el contenido de materia seca en la etapa de hidrólisis (c) es 10% en peso o más, en el que la parte del tiempo en la que se añade más oxígeno es 12 a 50% cuando el oxígeno se añade en la segunda mitad de tiempo de la hidrólisis enzimática, o 2 a 30% del tiempo total de la hidrólisis enzimática cuando el oxígeno se añade en la primera mitad de tiempo de la hidrólisis enzimática, y con lo que la concentración de oxígeno en la fase líquida de la hidrólisis durante la parte del tiempo en la que se añade oxígeno es al menos 2 veces la concentración de oxígeno en la fase líquida durante la parte del tiempo en la que se añade menos o nada de oxígeno.wherein, for part of the enzymatic hydrolysis time, oxygen is added to the lignocellulosic material, and for part of the enzymatic hydrolysis time less or no oxygen is added to the lignocellulosic material compared to the other part of the hydrolysis time enzymatic, the reactor for enzymatic hydrolysis has a volume of 1 m3 or more, and the dry matter content in the hydrolysis step (c) is 10% by weight or more, in which the part of the time in which Adds more oxygen is 12 to 50% when oxygen is added in the second half of the enzymatic hydrolysis, or 2 to 30% of the total time of the enzymatic hydrolysis when oxygen is added in the first half of the hydrolysis time enzymatic, and so the concentration of oxygen in the liquid phase of hydrolysis during the part of the time in which oxygen is added is at least 2 times the concentration of oxygen in the liquid phase during the part of time in which it is added. add e less or no oxygen. 2. Procedimiento para la preparación de un producto de fermentación a partir de material lignocelulósico, que comprende las siguientes etapas:2. Procedure for the preparation of a fermentation product from lignocellulosic material, comprising the following steps: a) opcionalmente, pretratamiento del material lignocelulósico,a) optionally, pretreatment of the lignocellulosic material, b) opcionalmente, lavado del material lignocelulósico opcionalmente pretratado,b) optionally, washing the optionally pretreated lignocellulosic material, c) hidrólisis enzimática del material lignocelulósico opcionalmente lavado y/u opcionalmente pretratado usando una composición de enzima que comprende al menos dos celulasas y con lo que la composición de enzima comprende al menos GH61,c) enzymatic hydrolysis of the optionally washed and / or optionally pretreated lignocellulosic material using an enzyme composition comprising at least two cellulases and whereby the enzyme composition comprises at least GH61, d) fermentación del material lignocelulósico hidrolizado, para producir un producto de fermentación, y e) opcionalmente, recuperación del producto de fermentación,d) fermentation of the hydrolyzed lignocellulosic material, to produce a fermentation product, and e) optionally, recovery of the fermentation product, en el que, durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, se añade oxígeno al material lignocelulósico, y durante parte del tiempo de la hidrólisis enzimática se añade menos o nada de oxígeno al material lignocelulósico en comparación con la otra parte del tiempo de la hidrólisis enzimática, el reactor para la hidrólisis enzimática tiene un volumen de 1 m3 o más, y el contenido de materia seca en la etapa de hidrólisis (c) es 10% en peso o más, en el que la parte del tiempo en la que se añade más oxígeno es 12 a 50% cuando el oxígeno se añade en la segunda mitad de tiempo de la hidrólisis enzimática, o 2 a 30% del tiempo total de la hidrólisis enzimática cuando el oxígeno se añade en la primera mitad de tiempo de la hidrólisis enzimática, y con lo que la concentración de oxígeno en la fase líquida de la hidrólisis durante la parte del tiempo en la que se añade oxígeno es al menos 2 veces la concentración de oxígeno en la fase líquida durante la parte del tiempo en la que se añade menos o nada de oxígenowherein, for part of the enzymatic hydrolysis time, oxygen is added to the lignocellulosic material, and for part of the enzymatic hydrolysis time less or no oxygen is added to the lignocellulosic material compared to the other part of the hydrolysis time enzymatic, the reactor for enzymatic hydrolysis has a volume of 1 m3 or more, and the dry matter content in the hydrolysis step (c) is 10% by weight or more, in which the part of the time in which Adds more oxygen is 12 to 50% when oxygen is added in the second half of the enzymatic hydrolysis, or 2 to 30% of the total time of the enzymatic hydrolysis when oxygen is added in the first half of the hydrolysis time enzymatic, and so the concentration of oxygen in the liquid phase of hydrolysis during the part of the time in which oxygen is added is at least 2 times the concentration of oxygen in the liquid phase during the part of the time in which it is added. add e less or no oxygen 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la parte del tiempo en el que se añade menos o nada de oxígeno es 10 a 80% del tiempo de la hidrólisis enzimática total.3. Process according to claim 1 or 2, in which the part of the time in which less or no oxygen is added is 10 to 80% of the time of the total enzymatic hydrolysis. 4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la parte del tiempo cuando se añade el oxígeno, la concentración de oxígeno en la fase líquida, en la que el material lignocelulósico está presente durante la hidrólisis enzimática, es al menos 0,001 moles/m3 o como máximo 0,12 moles/m3.4. Process according to any of claims 1 to 3, in which the part of the time when oxygen is added, the concentration of oxygen in the liquid phase, in which the lignocellulosic material is present during enzymatic hydrolysis, is at least 0.001 moles / m3 or at most 0.12 moles / m3. 5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el oxígeno se en forma de burbujas.5. Process according to any of claims 1 to 4, wherein the oxygen is in the form of bubbles. 6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el tiempo de hidrólisis enzimática es 5 a 150 horas.6. Process according to any of claims 1 to 5, wherein the enzymatic hydrolysis time is 5 to 150 hours. 7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la composición de enzima usada retiene actividad durante 30 horas o más.7. Process according to any of claims 1 to 6, wherein the enzyme composition used retains activity for 30 hours or more. 8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la hidrólisis se realiza a una temperatura de 45°C o más. 8. Process according to any of claims 1 to 7, wherein the hydrolysis is carried out at a temperature of 45 ° C or more. 9. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la composición de enzima deriva de un hongo, o la composición de enzima comprende una enzima fúngica.9. Process according to any one of claims 1 to 8, wherein the enzyme composition is derived from a fungus, or the enzyme composition comprises a fungal enzyme. 10. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el contenido de materia seca en la etapa de hidrólisis (c) es 14% en peso o más.10. Process according to any of claims 1 to 9, wherein the dry matter content in the hydrolysis step (c) is 14% by weight or more. 11. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la hidrólisis enzimática tiene lugar en un reactor de cultivo discontinuo, de alimentación por lotes y/o continuo.11. A process according to any one of claims 1 to 10, wherein the enzymatic hydrolysis takes place in a batch, and / or continuous batch culture reactor. 12. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que se introduce oxígeno como un gas que contiene oxígeno.12. A process according to any one of claims 1 to 11, wherein oxygen is introduced as an oxygen containing gas. 13. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12, en el que la fermentación se realiza con un microorganismo que es capaz de fermentar al menos un azúcar de C5. 13. A process according to any of claims 2 to 12, wherein the fermentation is carried out with a microorganism that is capable of fermenting at least one C5 sugar.
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